Upload
mvnahun
View
11.482
Download
4
Embed Size (px)
DESCRIPTION
espero les sirva
Citation preview
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
MUROS DE SOSTENIMIENTO
1 INTRODUCCIOacuteN
Es frecuente encontrarse con el problema de tener que establecer dos niveles geomeacutetricos de servicio a distinta cota y proacuteximos entre si Este desnivel puede establecerse de modo suavizado mediante un talud o bien puede obtenerse disponiendo un cambio brusco con discontinuidad vertical Esta uacuteltima solucioacuten se impone frecuentemente debido a la peacuterdida de espacio que supone la ejecucioacuten de un talud o por las condiciones de seguridad para las obras situadas en el nivel superior El terreno superficial no suele tener en general resistencia suficiente para soportar una discontinuidad vertical por lo que se hace necesario disponer de una obra de faacutebrica o de hormigoacuten entre los dos niveles de servicio que asegure la resistencia y el funcionamiento del conjunto La misioacuten del muro por tanto es servir de elemento de contencioacuten de un terreno que en ocasiones es un terreno natural y en otras un relleno artificial o de elemento de contencioacuten de un material almacenable Ademaacutes en ciertos casos el muro desempentildea una segunda misioacuten que es la de transmitir cargas verticales al terreno desempentildeando tambieacuten la funcioacuten de cimiento
2 CLASIFICACIOacuteN GENERAL DE LAS ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
21 INTRODUCCIOacuteN Las formas de funcionamiento de los muro de la figura 1 son diferentes en el caso a) se comporta como un voladizo empotrado en el cimiento mientras que en los casos b) y c) el muro se encuentra apuntalado por los forjados en eacuteste caso el cuerpo del muro funciona como una losa de uno o varios vanos en lo que se refiere a empujes horizontales mientras que en sentido vertical funciona como una viga de cimentacioacuten de gran canto En las figuras 2 y 3 se pueden observar otros tipos de estructuras de contencioacuten ademaacutes de las comentadas en la figura 1
Figura 1 a) Muro de contencioacuten en meacutensula b) y c) muros de soacutetano
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 1
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Tipologiacutea general de muros de contencioacuten Fuente14
Figura 3 Sistema de contencioacuten a base de pantallas Fuente14
22 TERMINOLOGIacuteA GENERAL
Los distintos elementos que componen las estructuras de contencioacuten se designaraacuten como se muestra en la figura 4
Figura 4 Designacioacuten de las distintas partes de una estructura de contencioacuten Fuente3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 2
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 MUROS DE GRAVEDAD
Se trata de estructuras de hormigoacuten en masa en los que la contencioacuten de tierras y la estabilidad del conjunto se consigue por su propio peso Su principal ventaja es que no van armados pero como contraposicioacuten precisan para su construccioacuten de un mayor volumen de hormigoacuten por lo que en general atendiendo al criterio econoacutemico pocas veces resulta adecuado su empleo salvo para estructuras de poca altura y con poca longitud En cuanto al tipo de cimentacioacuten en el caso de que posean puntera se mejora la estabilidad pues avanza el eje de giro del muro avanzando el eje estabilizante como contraposicioacuten en eacuteste caso la disposicioacuten de la puntera exigiraacute un estudio cuidadoso para asegurarnos que no se supere la resistencia del hormigoacuten en masa a traccioacuten
Figura 5 Muros de gravedad a) sin cimiento diferenciado b) con cimiento diferenciado Fuente3
24 MUROS EN MEacuteNSULA
En general son los que maacutes se emplean a falta de un estudio para cada caso en particular seguacuten la bibliografiacutea consultada se podriacutea decir que estaacuten indicado hasta alturas de 10 oacute 12 m En cuanto a la forma a adoptar el caso general se muestra en la figura 4 a partir de eacuteste surgen diversas variantes algunas de las cuales pueden verse en la figura 6 ya que se pueden construirse en T con o sin tacoacuten o bien en L con puntera o con taloacuten Ademaacutes eacutestos pueden ser de espesor constante (frecuente en el caso de alturas pequentildeas) o de espesor variable
Figura 6 Muros en meacutensula
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 3
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
25 MUROS CON CONTRAFUERTES
Constituyen una evolucioacuten de los muros en meacutensula Para disminuir los espesores del alzado se colocan contrafuertes Esta solucioacuten implica una labor de ferralla y encofrados maacutes costosa sin embargo a falta de un estudio especiacutefico para alturas superiores a los 10-12 m puede resultar una solucioacuten maacutes econoacutemica que los anteriores Los contrafuertes pueden colocarse en el trasdoacutes o en el intradoacutes sin embargo suele ser peor opcioacuten la solucioacuten b) de la figura 117 por dos motivos uno esteacutetico ya que causa mala sensacioacuten unos contrafuertes vistos y otro porque se dispone el alzado del muro en la zona traccionada
Figura 7 Muros con contrafuertes Fuente3
26 MUROS DE BANDEJA
En ellos se trata de contrarrestar los momentos flectores debidos al relleno mediante la produccioacuten de otros momentos compensadores debidos al peso del relleno sobre las bandejas esto nos permite disponer alzados maacutes esbeltos y al mismo tiempo disminuir la armadura vertical en los mismos Este meacutetodo ademaacutes permite construir muros sin taloacuten o con eacuteste muy reducido debido a que la fuerza vertical se transmite a traveacutes de las bandejas proporcionando seguridad a vuelco y a deslizamiento mientras que en los muros sin bandeja el peso estabilizante del relleno se transmite al taloacuten Como inconveniente se encuentra el mayor coste de construccioacuten de las bandejas las cuales deben de ser encofradas y cimbradas a alturas importantes pues eacuteste tipo de muros se encuentra indicado para alturas superiores a 10-12 m
Figura 8 Muros de bandeja Fuente3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 4
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
27 MUROS DE CRIBA
El sistema consiste en crear una red espacial a base de piezas prefabricadas de hormigoacuten Dicha red espacial se rellena con el propio suelo
Figura 9 Muros de criba Fuente3
28 MUROS PREFABRICADOS
Existen varios sistemas de muros prefabricados que en general se corresponden con los sistemas de muros en meacutensula con contrafuertes o del tipo de tierra armada
Figura 10 Muro prefabricados
29 MUROS DE SOacuteTANO Y CONTENCIOacuteN Estos reciben las cargas verticales de las plantas superiores pudiendo existir varios soacutetanos Dependiendo de que el terreno adyacente sea o no de propiedad ajena y de la relacioacuten entre empujes y cargas verticales el cimiento va o no centrado respecto al muro
Figura 11 Muros de soacutetano y contencioacuten Fuente3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 5
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EL EMPUJE DE TIERRAS
31 Estados liacutemite
El empuje sobre el trasdoacutes de una estructura proviene del desequilibrio tensional creado al realizar la obra que separa los dos niveles de diferente cota que definen la altura del muro
Supongamos un suelo en el que no se ha realizado ninguna obra (figura 12a) considerando una liacutenea vertical AAacute un elemento diferencial de terreno situado junto a dicha liacutenea y a una profundidad z estaraacute sometido a las tensiones verticales σovrsquo y horizontales σohrsquo
- Estado inicial Supongamos que la liacutenea AAacute la sustituimos por una pantalla indefinida de espesor inapreciable pero de rigidez muy grande de forma que no se altere el estado de tensiones esta situacioacuten la denominaremos Estado inicial
- Estado activo si eliminamos el terreno situado a la izquierda de la pantalla esta se veraacute sometida a las tensiones que habiacutea antes a la derecha pero con el inconveniente de no existir terreno a la izquierda para mantener el equilibrio con lo que la pantalla tenderaacute a moverse bajo las tensiones iniciales - o empujes iniciales - por lo que el terreno de la derecha experimentaraacute una relajacioacuten Como consecuencia de esta relajacioacuten disminuiraacuten las tensiones horizontales en el terreno proacuteximo a la pantalla hasta alcanzar unos valores permanentes σHarsquo correspondientes a un estado llamado Estado activo
- Estado pasivo por el contrario si hubieacutesemos movido la pantalla hacia el terreno de la derecha las presiones sobre la liacutenea AAacute aumentariacutean debido a la reaccioacuten del terreno que se opone al movimiento Tambieacuten llegariacuteamos a un estado de tensiones permanente σHprsquo correspondiente a un Estado pasivo
Figura 12 Estados activos y pasivos idealizados Fuente 14
En la figura 13 se analiza la variacioacuten de las tensiones horizontales en un punto en funcioacuten de los movimientos que podriacutea experimentar la liacutenea AAacute Como se desprende de la misma existen dos estados liacutemite activo y pasivo que representan las tensiones que un terreno puede tener junto a un muro es decir los empujes maacuteximo y miacutenimo del terreno hacia una estructura de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 6
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Influencia de los movimientos en los empujes Fuente 14
La presioacuten del terreno sobre un muro estaacute fuertemente condicionada por la deformabilidad del muro entendiendo por tal no soacutelo la deformacioacuten que el muro experimenta como pieza de hormigoacuten sino tambieacuten la que produce en el muro la deformacioacuten del terreno de cimentacioacuten En la interaccioacuten entre el muro y el terreno sobre el que se cimienta puede ocurrir que las deformaciones sean praacutecticamente nulas dicieacutendose que la masa de suelo se encuentra en estado de reposo y se estaacute en el caso de empuje al reposo Algunos muros de gravedad y de soacutetano pueden encontrarse en ese caso En la figura 14 se muestran las acciones a considerar en un muro de contencioacuten en meacutensula
Figura 14 Acciones y reacciones en un muro de contencioacuten Fuente 7
En el caso de un muro de contencioacuten interesa conocer el empuje activo pero en el caso de una pantalla contiacutenua (figura 15) en que parte de la estructura estaacute enterrada en la zona inferior eacutesta empujaraacute al terreno por lo que se necesitaraacute conocer el empuje pasivo como liacutemite de la reaccioacuten con la que se puede contar
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 7
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 15 Estado de empujes en una pantalla flexible en voladizo Fuente 14
Si el muro se desplaza permitiendo la expansioacuten lateral del suelo se produce un fallo por corte del suelo la cuntildea de rotura avanza hacia el muro y desciende En eacuteste caso el empuje se reduce desde el valor del empuje al reposo hasta el valor del empuje activo que es el miacutenimo valor posible del empuje activo (Figura 16 a) Por el contrario si se aplican fuerzas al muro de forma que eacuteste empuje al relleno el fallo se produce mediante una cuntildea mucho maacutes amplia que experimenta un ascenso Este valor recibe el nombre de empuje pasivo y es el mayor valor que puede alcanzar el empuje (Figura 16 b)
Figura 16 Rotura del suelo para a) empuje activo y b) empuje pasivo Fuente 3
32 EMPUJE ACTIVO
En el estado actual de conocimientos se pueden calcular los empujes del terreno con razonable precisioacuten en el caso de suelo granulares Para otros tipos de suelo la precisioacuten es poco satisfactoria
Existen diversas teoriacuteas para la determinacioacuten del empuje activo entre las que destacan las debidas a Coulomb y Rankine En ambas teoriacuteas se establecen diversas hipoacutetesis simplificativas del problema que conducen a cierto grado de error pero producen valores de empuje que entran dentro de los maacutergenes de seguridad
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 8
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
321 TEORIacuteA DE COULOMB PARA SUELOS GRANULARES
La NBE-AE-88 ldquoAcciones en la edificacioacuten recomienda aplicar la teoriacutea de Coulomb (1773) para el caacutelculo de los empujes activos en terrenos sin cohesioacuten
Esta teoriacutea se basa en 5 hipoacutetesis fundamentales
a) Al desplazarse el muro bajo la accioacuten del empuje se produce un deslizamiento de una cuntildea de terreno limitada por el trasdoacutes del muro la superficie del terreno y una superficie plana que pasa por el taloacuten del muro
b) Existe rozamiento entre el terreno y el muro
c) El relleno es un material granular homogeacuteneo e isotroacutepico y el drenaje es lo suficientemente bueno como para poder despreciar las presiones intersticiales en el mismo
d) De todos los posibles planos de deslizamiento el que realmente se produce es el que conlleva un valor de empuje maacuteximo
e) La falla es un problema bidimensional
Considera una longitud unitaria de un cuerpo infinitamente largo
3211 Resolucioacuten graacutefica
En el caso de un terreno con superficie irregular la resolucioacuten graacutefica (figura 17) es la maacutes adecuada Suponiendo una liacutenea de ruptura recta tendraacute que estar en equilibrio el peso de la cuntildea de suelo (W) la reaccioacuten del muro contra el suelo (P) igual y contraria al empuje activo y la reaccioacuten del terreno sobre la cuntildea (Q) que formaraacute con la normal a la liacutenea de rotura un aacutengulo igual al de rozamiento interno del terreno ϕ
Figura 17 Meacutetodo de Coulomb para un terreno de superficie irregular Fuente 3
El meacutetodo consiste en proceder por tanteos sucesivos elegido el punto 1 como posible origen de la cuntildea de deslizamiento se calcula el peso de la cuntildea (W) y en el poliacutegono vectorial de fuerzas se enlazan los vectores P y Q correspondientes ambos de direcciones conocidas El valor de P se lleva a un origen convencional
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 9
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Repitiendo el proceso para varios puntos 1 2 3 es posible determinar el punto G correspondiente a la cuntildea de empuje maacuteximo con ello se obtiene el punto C y la posicioacuten NC de la superficie de rotura de la cuntildea correspondiente
La posicioacuten de la resultante del empuje activo sobre el muro puede obtenerse con suficiente aproximacioacuten trazando por el centro de gravedad de la cuntildea MNC una paralela a NC hasta cortar el trasdoacutes del muro
Los valores de ϕ y γ a falta de ensayos directos pueden tomarse de la tabla 1
Tabla 1 Densidades secas y aacutengulos de rozamiento interno para suelos granulares
3212 Resolucioacuten analiacutetica
Para el caso de la superficie del relleno limitada por una liacutenea recta el procedimiento analiacutetico a seguir es el siguiente
Figura 18 Meacutetodo de Coulomb para un terreno de superficie recta Fuente 11
El peso de la cuntildea del terreno viene dada por la siguiente expresioacuten
Ec 1
Si construimos el poliacutegono de fuerzas que se muestra en la figura 18 y aplicando el teorema del seno a dicho poliacutegono podremos deducir una expresioacuten del empuje (P) en funcioacuten del aacutengulo
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 10
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
que forma el plano de deslizamiento con la horizontal (θ ) y el peso de la cuntildea (W) Como el peso de la cuntildea tambieacuten es funcioacuten del aacutengulo θ podremos deducir una uacutenica expresioacuten del empuje (P) en funcioacuten de una uacutenica variable el aacutengulo θ Derivando respecto a θ e igualando a cero esta expresioacuten obtendremos el valor del aacutengulo θ que proporciona el maacuteximo empuje
Tras sustituirlo en la expresioacuten del empuje obtendremos entonces el maacuteximo empuje Para ello se procede de la siguiente forma
Aplicando el teorema del seno al triaacutengulo de fuerzas de la figura 17 se obtiene la relacioacuten
Ec2
Sustituyendo en la ecuacioacuten 2 el valor de W obtenido en la ecuacioacuten 1 se obtiene el siguiente valor para el empuje activo
Ec3
Como podemos observar en la ecuacioacuten 3 el empuje activo es funcioacuten del aacutengulo θ derivando la misma con respecto a θ e igualando a cero esta expresioacuten obtendremos el valor del aacutengulo θ que proporciona el maacuteximo empuje Una vez obtenido el valor de θ lo sustituimos en la ecuacioacuten 3 obteniendo la siguiente expresioacuten
Ec 4
La ecuacioacuten 4 se puede escribir de la siguiente forma
Ec 5
Siendo λ el coeficiente de empuje activo el cual viene dado por la siguiente expresioacuten
Ec 6
La distribucioacuten del empuje activo a lo largo del muro se obtiene derivando la ecuacioacuten 5 con respecto a H
Ec 7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 11
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Como se deduce de la ecuacioacuten 7 el empuje activo tiene una distribucioacuten triangular
encontraacutendose su punto de aplicacioacuten en el centro de gravedad de dicho triaacutengulo es decir a una
profundidad medida desde la superficie del terreno
Ec 8
Como suele ser habitual operar con las componentes horizontal y vertical del empuje y el aacutengulo
que forma eacuteste con la horizontal vale 90 - α + δ tenemos que
Ec 9
Ec 10
Siendo λH y λV los coeficientes de empuje activo horizontal y vertical respectivamente
Ec 11
Ec12
Los coeficientes de empuje activo λH y λV se pueden obtener en las tablas 2 y 3 para diferentes
valores de ϕ δ β y α
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 12
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 2 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 13
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 3 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 14
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3213 Resolucioacuten analiacutetica para el caso de una carga uniformemente repartida sobre el terreno-
Figura 19 Meacutetodo de Coulomb para un terreno con una carga uniformemente repartida Fuente 3
El peso de la cuntildea del terreno incluida la sobrecarga correspondiente viene dada por la siguiente expresioacuten
Igualando el peso (W) al de una cuntildea NMC de un relleno virtual de densidad ficticia γ 1 se obtiene la siguiente expresioacuten
Con lo cual ya podemos establecer analogiacutea con el caso anterior ya que una vez incluido el peso de la sobrecarga en el de la cuntildea el empuje ha de ser el mismo con lo cual
Donde Sustituyendo γ1 por su valor tenemos
322 Empuje activo en terrenos anegados
En los terrenos permeables anegados el empuje total seraacute la suma de los siguientes empujes parciales (fig 20)
1ordm- Empuje del terreno sumergido
2ordm- Empuje hidrostaacutetico en la zona sumergida
3ordm- Empuje del terreno situado por encima de la zona sumergida
4ordm- Empuje originado por la carga uniformemente repartida
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 15
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura20 Caacutelculo del empuje en terrenos anegados Fuente 31ordm- El empuje del terreno sumergido se calcularaacute a partir de un peso especiacutefico virtual (γ) en el cual se tiene en cuenta la disminucioacuten del empuje activo originada por el empuje ascensional del agua Dicho peso especiacutefico virtual viene dado por la siguiente foacutermula
Donde bull γ acute peso especiacutefico virtualbull γ densidad secabull n iacutendice de huecosbull γa peso especifico del agua
A falta de ensayos eacuteste se puede estimar a partir de las tablas 4 y 5
Tabla 4 Caracteriacutesticas empiacutericas de los Tabla 5 Densidades aproximadas de distintos
terrenos Fuente 9 suelos granulares Fuente 3
2ordm- Empuje hidrostaacutetico del agua en la zona sumergida se obtendraacute seguacuten la siguientes
3ordm y 4ordm- El empuje del terreno por encima de la zona sumergida y el provocado por la carga uniformemente repartida en caso de existir se calcularaacuten seguacuten las foacutermulas expuestas anteriormente para los terrenos sin nivel freaacuteticoIncluyendo eacutestos empujes parciales en la misma expresioacuten los empujes a una profundidad z quedan del siguiente modo
Si z le zo en ambas expresiones debe de hacerse zo = z
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 16
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
323 Empuje activo debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Figura 21 Caacutelculo del empuje debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Fuente 3
Se expone a continuacioacuten el meacutetodo seguido por el Civil Engineering Code of Praacutectice seguacuten el cual se determina el punto A trazando por el centro O de aplicacioacuten de la resultante de la carga repartida N la recta ON formando 40ordm con la horizontalSi el corte se produce en el trasdoacutes por debajo de la base del muro el efecto de la carga N puede ser despreciado
El empuje equivalente es
PH = λ H middotN
siendo N la resultante de la carga sobre el terreno y eacuteste se reparte en un ancho
b + x
El inconveniente de eacuteste meacutetodo es soacutelo permite calcular los esfuerzos a que estaacute sometido el muro en su arranque A eacuteste empuje debido a la carga concentrada deberaacute sumaacutersele el debido al peso del relleno contra el trasdoacutes con lo cual los valores del empuje activo vendraacuten determinados por las siguientes expresiones
324 Empuje activo en terrenos estratificados
Seguacuten la NBE-AE88 Acciones en la edificacioacuten en los terrenos constituidos por estratos de diversas caracteriacutesticas se determinaraacute el empuje total obteniendo la resultante de los empujes parciales correspondientes a cada uno de los estratos A este efecto cada uno de ellos se consideraraacute como un terreno homogeacuteneo sobre cuya superficie superior actuacutea una carga igual a la suma de los esos de los estratos superiores maacutes la que pueda existir sobre la superficie libre
33 Empuje al reposo
Este valor del empuje puede producirse cuando la deformabilidad del muro es extremadamente pequentildea El valor de λ es difiacutecil de evaluar pero en arenas suele variar entre 04 y 06 En terrenos granulares suele estimarse mediante la expresioacuten
λ = 1minus senϕUnivs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 17
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Siendo ϕ aacutengulo de rozamiento interno del terreno
En terrenos cohesivos λ alcanza valores entre 05 y 075
Un meacutetodo aproximado de uso frecuente es el que se recoge en la figura 22 Para el caso en que no haya carga sobre el relleno el diagrama triangular de presiones se sustituye por uno rectangular de valor dos tercios de la presioacuten maacutexima de empuje activo pero calculado con
λ = 1minus senϕSi existe carga sobre el terreno se opera de manera anaacuteloga
Figura 22 Caacutelculo del empuje al reposo Fuente 3
4 EL PROYECTO DE MUROS EN MEacuteNSULA
El proyecto de muros en meacutensula comprende las siguientes etapas
1ordm- Predimensionamiento
2ordm- Calculo de los empujes
3ordm- Comprobacioacuten de la estabilidad del elemento
31- Seguridad a deslizamiento
32- Seguridad a vuelco
33- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten en condiciones de servicio
34- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten bajo empuje incrementado
4ordm- Caacutelculos estructurales (armado)
41 Pre dimensionamiento
Interesa disponer de un meacutetodo de predimensionamiento que permita seleccionar las dimensiones del muro de forma que se eviten tanteos y repeticiones innecesarias en los caacutelculos
Como orientacioacuten al predimensionamiento de los muros en meacutensula a modo simplificado podriacuteamos tomar los siguientes paraacutemetros en funcioacuten de la altura total del muro
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 18
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Anchura de la zapata (aacute)
04H lt aacutelt 07H
- Canto de la zapata (h)
h = H10 ge 025m
- Espesor del fuste (a)
a = H10 ge 025m
Longitud de la puntera aacute 3
En el libro del profesor Calavera rdquoMuros de contencioacuten y muros de soacutetanordquo fuente3 existen una serie de aacutebacos que permiten abordar el predimensionamiento de muros en meacutensula de distintas tipologiacuteas de un modo maacutes exacto
42 ESTABILIDAD DEL ELEMENTO
421 SEGURIDAD A DESLIZAMIENTO
Seguacuten se puede apreciar en la figura 23 la fuerza que produce el deslizamiento es la componente horizontal del empuje activo PH
Las fuerzas que se oponen al deslizamiento son el rozamiento entre la base del muro y el terreno de cimentacioacuten y el eventual empuje pasivo Ep frente a la puntera del muro
La fuerza que se opone al deslizamiento viene dada por la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 23
bull PV Componente vertical del empuje activo
bull μ Coeficiente de rozamiento entre suelo y hormigoacuten
En general seraacute el resultado del correspondiente estudio geoteacutecnico A falta de datos maacutes precisos puede tomarse μ=tan ϕ siendo ϕ el aacutengulo de rozamiento interno del terreno base En la tabla 6 tomada de Calavera3 se indican valores del coeficiente de rozamiento para algunos tipos de suelo
bull Ep Empuje pasivo frente a la puntera del muro
Tabla 6 Coeficientes de rozamiento ( μ ) entre el suelo y el hormigoacuten Fuente 3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 19
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
El coeficiente de seguridad a deslizamiento viene dado por la siguiente expresioacuten
El valor del empuje pasivo en la puntera puede ser estimado conservadoramente mediante la foacutermula de Rankine
No se debe considerar el empuje pasivo a nivel superior de la puntera ya que eacuteste terreno ha sido excavado para la ejecucioacuten de la misma
En cuanto a los valores a adoptar para el coeficiente de seguridad a deslizamiento una posible solucioacuten es garantizar el valor Csdgt 1 suponiendo Ep = 0 en es decir no considerando el empuje pasivo en el estado de servicio y garantizar Csdgt 15 contando con Ep en estado liacutemite uacuteltimo
La profundidad de cimentacioacuten (D) no suele ser inferior a 100 m y en el caso de tener en cuenta el empuje pasivo en los caacutelculos el proyectista debe el asegurarse de que el terreno existe frente al muro en una distancia suficiente que suele estimarse en el doble de la profundidad de cimentacioacuten ( 2D ) y que esta existencia queda asegurada durante la vida del muro
Figura 23 Seguridad a deslizamiento del muro
422 SEGURIDAD A VUELCO
Como se aprecia en la figura 24 el vuelco del muro estaacute producido por el empuje horizontal
Despreciando el empuje pasivo en la puntera el coeficiente de seguridad a vuelco se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 24
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 20
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
Figura 24 Seguridad a vuelco del muro
423 TENSIONES SOBRE EL TERRENO DE CIMENTACIOacuteN
La comprobacioacuten se realiza en condiciones de servicio
Figura 25 Seguridad a hundimiento del muro
En primer lugar es preciso calcular la resultante Nc de todas las fuerzas verticales
fuerza aplicada en la base del cimiento
Nc = Nacute+PV
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 21
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
A continuacioacuten se calcula la excentricidad de la resultante (Nc) respecto al punto medio de la base del cimiento Esta excentricidad vendraacute dada por la siguiente foacutermula
donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro cargas en coronacioacuten (si hubiese) y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la
figura 25
bull Nc resultante de todas las fuerzas verticales que actuacutean sobre el cimiento
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento
bull en excentricidad de N respecto al punto medio de la base del cimiento
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la
puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
bull H altura total del muro
En funcioacuten del valor que tome en en relacioacuten a la sexta parte del ancho del cimientoaacute6 nos encontramos con dos casos
1ordm- Carga actuando con una excentricidad reducida
en le aacute6 (resultante dentro del nuacutecleo central)
En eacuteste caso la distribucioacuten de presiones bajo el terreno es una distribucioacuten trapezoidal (figura 26) y las presiones en los bordes de la zapata se obtienen mediante la ecuacioacuten
tomando la presioacuten maacutexima media y miacutenima los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 22
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 26 Distribucioacuten trapezoidal de presiones sobre el terreno
2ordm- Carga actuando con una excentricidad elevada
en gt aacute 6 (resultante fuera del nuacutecleo central)
En eacuteste caso se obtiene una distribucioacuten triangular (figura 27) pues no es posible que se produzcan tracciones bajo la zapata
En este caso la presioacuten maacutexima en el borde de la zapata vale
Figura 27 Distribucioacuten triangular de presiones sobre el terreno
Es recomendable limitar la excentricidad al valor
ya que de lo contrario la presioacuten en punta σ max crece excesivamente y a pequentildeos incrementos de la excentricidad e corresponden grandes incrementos en la presioacuten σ max
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 23
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En ambos casos 1ordm y 2ordm debe verificarse para la seguridad frente a hundimiento de la cimentacioacuten
toleraacutendose en el borde una presioacuten algo mayor que la admisible del terreno
43 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA (CAacuteLCULOS ESTRUCTURALES)
431 Deformada del muro
Para realizar un armado correcto en este tipo de elementos es fundamental tener en cuenta su deformada eacutesta nos indicaraacute las zonas traccionada y comprimidas
En las figuras 28 a 30 se muestra la armadura tipo y las zonas traccionadas y comprimidas en distintas tipologiacuteas de muros en meacutensula
Figura 28 Armadura tipo y deformada en muros con puntera y taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 24
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 29 Armadura tipo y deformada en muros con puntera Fuente7
Figura 30 Armadura tipo y deformada en muros con taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 25
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
432 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA DEL ALZADO
Para el caacutelculo de la armadura del muro se seguiraacute la EHE con sus artiacuteculos correspondientes
Se considera que funciona como una meacutensula empotrada en la zapata de canto ldquoardquo y un metro de anchura (b=1m) En caso de no poseer cargas verticales en coronacioacuten se calcularaacute como un elemento que trabaja a flexioacuten simple para ello se desprecia el peso del alzado y el posible empuje vertical del terreno
En muros de altura reducida (hasta 5 m) es normal calcular la armadura del alzado en su unioacuten con el cimiento ya que es la seccioacuten maacutes solicitada y llevarla hasta la coronacioacuten
En muros con alturas mayores es frecuente disminuir en un 50 la armadura a la altura en que esto resulte posible Para ello se tendraacute en cuenta el diagrama de momentos flectores buscando el punto en que eacutesta armadura deja de ser necesaria
Un procedimiento para calcular la altura a la que podemos reducir la armadura a la mitad consiste en calcular el Mu que es capaz de resistir la seccioacuten con la mitad de armadura vertical en la cara traccionada y a continuacioacuten buscar a que altura el muro se encuentra sometido a un momento Md igual es decir buscar la profundidad a la que Mu = Md Debe tenerse en cuenta que la reduccioacuten de la armadura no podraacute hacerse en eacuteste punto sino que tendremos que prolongarla a partir de aquiacute en una longitud igual al canto uacutetil del alzado maacutes la longitud neta de anclaje ( lbneta ) Una vez que se obtiene la armadura del alzado por caacutelculo se comprobaraacute que cumple las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Figura 31 Armadura tipo en el alzado
4321 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten simple
Para el caacutelculo de la armadura vertical ( As1v y As2v ) podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 26
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Tipologiacutea general de muros de contencioacuten Fuente14
Figura 3 Sistema de contencioacuten a base de pantallas Fuente14
22 TERMINOLOGIacuteA GENERAL
Los distintos elementos que componen las estructuras de contencioacuten se designaraacuten como se muestra en la figura 4
Figura 4 Designacioacuten de las distintas partes de una estructura de contencioacuten Fuente3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 2
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 MUROS DE GRAVEDAD
Se trata de estructuras de hormigoacuten en masa en los que la contencioacuten de tierras y la estabilidad del conjunto se consigue por su propio peso Su principal ventaja es que no van armados pero como contraposicioacuten precisan para su construccioacuten de un mayor volumen de hormigoacuten por lo que en general atendiendo al criterio econoacutemico pocas veces resulta adecuado su empleo salvo para estructuras de poca altura y con poca longitud En cuanto al tipo de cimentacioacuten en el caso de que posean puntera se mejora la estabilidad pues avanza el eje de giro del muro avanzando el eje estabilizante como contraposicioacuten en eacuteste caso la disposicioacuten de la puntera exigiraacute un estudio cuidadoso para asegurarnos que no se supere la resistencia del hormigoacuten en masa a traccioacuten
Figura 5 Muros de gravedad a) sin cimiento diferenciado b) con cimiento diferenciado Fuente3
24 MUROS EN MEacuteNSULA
En general son los que maacutes se emplean a falta de un estudio para cada caso en particular seguacuten la bibliografiacutea consultada se podriacutea decir que estaacuten indicado hasta alturas de 10 oacute 12 m En cuanto a la forma a adoptar el caso general se muestra en la figura 4 a partir de eacuteste surgen diversas variantes algunas de las cuales pueden verse en la figura 6 ya que se pueden construirse en T con o sin tacoacuten o bien en L con puntera o con taloacuten Ademaacutes eacutestos pueden ser de espesor constante (frecuente en el caso de alturas pequentildeas) o de espesor variable
Figura 6 Muros en meacutensula
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 3
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
25 MUROS CON CONTRAFUERTES
Constituyen una evolucioacuten de los muros en meacutensula Para disminuir los espesores del alzado se colocan contrafuertes Esta solucioacuten implica una labor de ferralla y encofrados maacutes costosa sin embargo a falta de un estudio especiacutefico para alturas superiores a los 10-12 m puede resultar una solucioacuten maacutes econoacutemica que los anteriores Los contrafuertes pueden colocarse en el trasdoacutes o en el intradoacutes sin embargo suele ser peor opcioacuten la solucioacuten b) de la figura 117 por dos motivos uno esteacutetico ya que causa mala sensacioacuten unos contrafuertes vistos y otro porque se dispone el alzado del muro en la zona traccionada
Figura 7 Muros con contrafuertes Fuente3
26 MUROS DE BANDEJA
En ellos se trata de contrarrestar los momentos flectores debidos al relleno mediante la produccioacuten de otros momentos compensadores debidos al peso del relleno sobre las bandejas esto nos permite disponer alzados maacutes esbeltos y al mismo tiempo disminuir la armadura vertical en los mismos Este meacutetodo ademaacutes permite construir muros sin taloacuten o con eacuteste muy reducido debido a que la fuerza vertical se transmite a traveacutes de las bandejas proporcionando seguridad a vuelco y a deslizamiento mientras que en los muros sin bandeja el peso estabilizante del relleno se transmite al taloacuten Como inconveniente se encuentra el mayor coste de construccioacuten de las bandejas las cuales deben de ser encofradas y cimbradas a alturas importantes pues eacuteste tipo de muros se encuentra indicado para alturas superiores a 10-12 m
Figura 8 Muros de bandeja Fuente3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 4
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
27 MUROS DE CRIBA
El sistema consiste en crear una red espacial a base de piezas prefabricadas de hormigoacuten Dicha red espacial se rellena con el propio suelo
Figura 9 Muros de criba Fuente3
28 MUROS PREFABRICADOS
Existen varios sistemas de muros prefabricados que en general se corresponden con los sistemas de muros en meacutensula con contrafuertes o del tipo de tierra armada
Figura 10 Muro prefabricados
29 MUROS DE SOacuteTANO Y CONTENCIOacuteN Estos reciben las cargas verticales de las plantas superiores pudiendo existir varios soacutetanos Dependiendo de que el terreno adyacente sea o no de propiedad ajena y de la relacioacuten entre empujes y cargas verticales el cimiento va o no centrado respecto al muro
Figura 11 Muros de soacutetano y contencioacuten Fuente3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 5
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EL EMPUJE DE TIERRAS
31 Estados liacutemite
El empuje sobre el trasdoacutes de una estructura proviene del desequilibrio tensional creado al realizar la obra que separa los dos niveles de diferente cota que definen la altura del muro
Supongamos un suelo en el que no se ha realizado ninguna obra (figura 12a) considerando una liacutenea vertical AAacute un elemento diferencial de terreno situado junto a dicha liacutenea y a una profundidad z estaraacute sometido a las tensiones verticales σovrsquo y horizontales σohrsquo
- Estado inicial Supongamos que la liacutenea AAacute la sustituimos por una pantalla indefinida de espesor inapreciable pero de rigidez muy grande de forma que no se altere el estado de tensiones esta situacioacuten la denominaremos Estado inicial
- Estado activo si eliminamos el terreno situado a la izquierda de la pantalla esta se veraacute sometida a las tensiones que habiacutea antes a la derecha pero con el inconveniente de no existir terreno a la izquierda para mantener el equilibrio con lo que la pantalla tenderaacute a moverse bajo las tensiones iniciales - o empujes iniciales - por lo que el terreno de la derecha experimentaraacute una relajacioacuten Como consecuencia de esta relajacioacuten disminuiraacuten las tensiones horizontales en el terreno proacuteximo a la pantalla hasta alcanzar unos valores permanentes σHarsquo correspondientes a un estado llamado Estado activo
- Estado pasivo por el contrario si hubieacutesemos movido la pantalla hacia el terreno de la derecha las presiones sobre la liacutenea AAacute aumentariacutean debido a la reaccioacuten del terreno que se opone al movimiento Tambieacuten llegariacuteamos a un estado de tensiones permanente σHprsquo correspondiente a un Estado pasivo
Figura 12 Estados activos y pasivos idealizados Fuente 14
En la figura 13 se analiza la variacioacuten de las tensiones horizontales en un punto en funcioacuten de los movimientos que podriacutea experimentar la liacutenea AAacute Como se desprende de la misma existen dos estados liacutemite activo y pasivo que representan las tensiones que un terreno puede tener junto a un muro es decir los empujes maacuteximo y miacutenimo del terreno hacia una estructura de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 6
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Influencia de los movimientos en los empujes Fuente 14
La presioacuten del terreno sobre un muro estaacute fuertemente condicionada por la deformabilidad del muro entendiendo por tal no soacutelo la deformacioacuten que el muro experimenta como pieza de hormigoacuten sino tambieacuten la que produce en el muro la deformacioacuten del terreno de cimentacioacuten En la interaccioacuten entre el muro y el terreno sobre el que se cimienta puede ocurrir que las deformaciones sean praacutecticamente nulas dicieacutendose que la masa de suelo se encuentra en estado de reposo y se estaacute en el caso de empuje al reposo Algunos muros de gravedad y de soacutetano pueden encontrarse en ese caso En la figura 14 se muestran las acciones a considerar en un muro de contencioacuten en meacutensula
Figura 14 Acciones y reacciones en un muro de contencioacuten Fuente 7
En el caso de un muro de contencioacuten interesa conocer el empuje activo pero en el caso de una pantalla contiacutenua (figura 15) en que parte de la estructura estaacute enterrada en la zona inferior eacutesta empujaraacute al terreno por lo que se necesitaraacute conocer el empuje pasivo como liacutemite de la reaccioacuten con la que se puede contar
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 7
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 15 Estado de empujes en una pantalla flexible en voladizo Fuente 14
Si el muro se desplaza permitiendo la expansioacuten lateral del suelo se produce un fallo por corte del suelo la cuntildea de rotura avanza hacia el muro y desciende En eacuteste caso el empuje se reduce desde el valor del empuje al reposo hasta el valor del empuje activo que es el miacutenimo valor posible del empuje activo (Figura 16 a) Por el contrario si se aplican fuerzas al muro de forma que eacuteste empuje al relleno el fallo se produce mediante una cuntildea mucho maacutes amplia que experimenta un ascenso Este valor recibe el nombre de empuje pasivo y es el mayor valor que puede alcanzar el empuje (Figura 16 b)
Figura 16 Rotura del suelo para a) empuje activo y b) empuje pasivo Fuente 3
32 EMPUJE ACTIVO
En el estado actual de conocimientos se pueden calcular los empujes del terreno con razonable precisioacuten en el caso de suelo granulares Para otros tipos de suelo la precisioacuten es poco satisfactoria
Existen diversas teoriacuteas para la determinacioacuten del empuje activo entre las que destacan las debidas a Coulomb y Rankine En ambas teoriacuteas se establecen diversas hipoacutetesis simplificativas del problema que conducen a cierto grado de error pero producen valores de empuje que entran dentro de los maacutergenes de seguridad
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 8
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
321 TEORIacuteA DE COULOMB PARA SUELOS GRANULARES
La NBE-AE-88 ldquoAcciones en la edificacioacuten recomienda aplicar la teoriacutea de Coulomb (1773) para el caacutelculo de los empujes activos en terrenos sin cohesioacuten
Esta teoriacutea se basa en 5 hipoacutetesis fundamentales
a) Al desplazarse el muro bajo la accioacuten del empuje se produce un deslizamiento de una cuntildea de terreno limitada por el trasdoacutes del muro la superficie del terreno y una superficie plana que pasa por el taloacuten del muro
b) Existe rozamiento entre el terreno y el muro
c) El relleno es un material granular homogeacuteneo e isotroacutepico y el drenaje es lo suficientemente bueno como para poder despreciar las presiones intersticiales en el mismo
d) De todos los posibles planos de deslizamiento el que realmente se produce es el que conlleva un valor de empuje maacuteximo
e) La falla es un problema bidimensional
Considera una longitud unitaria de un cuerpo infinitamente largo
3211 Resolucioacuten graacutefica
En el caso de un terreno con superficie irregular la resolucioacuten graacutefica (figura 17) es la maacutes adecuada Suponiendo una liacutenea de ruptura recta tendraacute que estar en equilibrio el peso de la cuntildea de suelo (W) la reaccioacuten del muro contra el suelo (P) igual y contraria al empuje activo y la reaccioacuten del terreno sobre la cuntildea (Q) que formaraacute con la normal a la liacutenea de rotura un aacutengulo igual al de rozamiento interno del terreno ϕ
Figura 17 Meacutetodo de Coulomb para un terreno de superficie irregular Fuente 3
El meacutetodo consiste en proceder por tanteos sucesivos elegido el punto 1 como posible origen de la cuntildea de deslizamiento se calcula el peso de la cuntildea (W) y en el poliacutegono vectorial de fuerzas se enlazan los vectores P y Q correspondientes ambos de direcciones conocidas El valor de P se lleva a un origen convencional
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 9
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Repitiendo el proceso para varios puntos 1 2 3 es posible determinar el punto G correspondiente a la cuntildea de empuje maacuteximo con ello se obtiene el punto C y la posicioacuten NC de la superficie de rotura de la cuntildea correspondiente
La posicioacuten de la resultante del empuje activo sobre el muro puede obtenerse con suficiente aproximacioacuten trazando por el centro de gravedad de la cuntildea MNC una paralela a NC hasta cortar el trasdoacutes del muro
Los valores de ϕ y γ a falta de ensayos directos pueden tomarse de la tabla 1
Tabla 1 Densidades secas y aacutengulos de rozamiento interno para suelos granulares
3212 Resolucioacuten analiacutetica
Para el caso de la superficie del relleno limitada por una liacutenea recta el procedimiento analiacutetico a seguir es el siguiente
Figura 18 Meacutetodo de Coulomb para un terreno de superficie recta Fuente 11
El peso de la cuntildea del terreno viene dada por la siguiente expresioacuten
Ec 1
Si construimos el poliacutegono de fuerzas que se muestra en la figura 18 y aplicando el teorema del seno a dicho poliacutegono podremos deducir una expresioacuten del empuje (P) en funcioacuten del aacutengulo
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 10
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
que forma el plano de deslizamiento con la horizontal (θ ) y el peso de la cuntildea (W) Como el peso de la cuntildea tambieacuten es funcioacuten del aacutengulo θ podremos deducir una uacutenica expresioacuten del empuje (P) en funcioacuten de una uacutenica variable el aacutengulo θ Derivando respecto a θ e igualando a cero esta expresioacuten obtendremos el valor del aacutengulo θ que proporciona el maacuteximo empuje
Tras sustituirlo en la expresioacuten del empuje obtendremos entonces el maacuteximo empuje Para ello se procede de la siguiente forma
Aplicando el teorema del seno al triaacutengulo de fuerzas de la figura 17 se obtiene la relacioacuten
Ec2
Sustituyendo en la ecuacioacuten 2 el valor de W obtenido en la ecuacioacuten 1 se obtiene el siguiente valor para el empuje activo
Ec3
Como podemos observar en la ecuacioacuten 3 el empuje activo es funcioacuten del aacutengulo θ derivando la misma con respecto a θ e igualando a cero esta expresioacuten obtendremos el valor del aacutengulo θ que proporciona el maacuteximo empuje Una vez obtenido el valor de θ lo sustituimos en la ecuacioacuten 3 obteniendo la siguiente expresioacuten
Ec 4
La ecuacioacuten 4 se puede escribir de la siguiente forma
Ec 5
Siendo λ el coeficiente de empuje activo el cual viene dado por la siguiente expresioacuten
Ec 6
La distribucioacuten del empuje activo a lo largo del muro se obtiene derivando la ecuacioacuten 5 con respecto a H
Ec 7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 11
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Como se deduce de la ecuacioacuten 7 el empuje activo tiene una distribucioacuten triangular
encontraacutendose su punto de aplicacioacuten en el centro de gravedad de dicho triaacutengulo es decir a una
profundidad medida desde la superficie del terreno
Ec 8
Como suele ser habitual operar con las componentes horizontal y vertical del empuje y el aacutengulo
que forma eacuteste con la horizontal vale 90 - α + δ tenemos que
Ec 9
Ec 10
Siendo λH y λV los coeficientes de empuje activo horizontal y vertical respectivamente
Ec 11
Ec12
Los coeficientes de empuje activo λH y λV se pueden obtener en las tablas 2 y 3 para diferentes
valores de ϕ δ β y α
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 12
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 2 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 13
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 3 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 14
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3213 Resolucioacuten analiacutetica para el caso de una carga uniformemente repartida sobre el terreno-
Figura 19 Meacutetodo de Coulomb para un terreno con una carga uniformemente repartida Fuente 3
El peso de la cuntildea del terreno incluida la sobrecarga correspondiente viene dada por la siguiente expresioacuten
Igualando el peso (W) al de una cuntildea NMC de un relleno virtual de densidad ficticia γ 1 se obtiene la siguiente expresioacuten
Con lo cual ya podemos establecer analogiacutea con el caso anterior ya que una vez incluido el peso de la sobrecarga en el de la cuntildea el empuje ha de ser el mismo con lo cual
Donde Sustituyendo γ1 por su valor tenemos
322 Empuje activo en terrenos anegados
En los terrenos permeables anegados el empuje total seraacute la suma de los siguientes empujes parciales (fig 20)
1ordm- Empuje del terreno sumergido
2ordm- Empuje hidrostaacutetico en la zona sumergida
3ordm- Empuje del terreno situado por encima de la zona sumergida
4ordm- Empuje originado por la carga uniformemente repartida
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 15
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura20 Caacutelculo del empuje en terrenos anegados Fuente 31ordm- El empuje del terreno sumergido se calcularaacute a partir de un peso especiacutefico virtual (γ) en el cual se tiene en cuenta la disminucioacuten del empuje activo originada por el empuje ascensional del agua Dicho peso especiacutefico virtual viene dado por la siguiente foacutermula
Donde bull γ acute peso especiacutefico virtualbull γ densidad secabull n iacutendice de huecosbull γa peso especifico del agua
A falta de ensayos eacuteste se puede estimar a partir de las tablas 4 y 5
Tabla 4 Caracteriacutesticas empiacutericas de los Tabla 5 Densidades aproximadas de distintos
terrenos Fuente 9 suelos granulares Fuente 3
2ordm- Empuje hidrostaacutetico del agua en la zona sumergida se obtendraacute seguacuten la siguientes
3ordm y 4ordm- El empuje del terreno por encima de la zona sumergida y el provocado por la carga uniformemente repartida en caso de existir se calcularaacuten seguacuten las foacutermulas expuestas anteriormente para los terrenos sin nivel freaacuteticoIncluyendo eacutestos empujes parciales en la misma expresioacuten los empujes a una profundidad z quedan del siguiente modo
Si z le zo en ambas expresiones debe de hacerse zo = z
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 16
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
323 Empuje activo debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Figura 21 Caacutelculo del empuje debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Fuente 3
Se expone a continuacioacuten el meacutetodo seguido por el Civil Engineering Code of Praacutectice seguacuten el cual se determina el punto A trazando por el centro O de aplicacioacuten de la resultante de la carga repartida N la recta ON formando 40ordm con la horizontalSi el corte se produce en el trasdoacutes por debajo de la base del muro el efecto de la carga N puede ser despreciado
El empuje equivalente es
PH = λ H middotN
siendo N la resultante de la carga sobre el terreno y eacuteste se reparte en un ancho
b + x
El inconveniente de eacuteste meacutetodo es soacutelo permite calcular los esfuerzos a que estaacute sometido el muro en su arranque A eacuteste empuje debido a la carga concentrada deberaacute sumaacutersele el debido al peso del relleno contra el trasdoacutes con lo cual los valores del empuje activo vendraacuten determinados por las siguientes expresiones
324 Empuje activo en terrenos estratificados
Seguacuten la NBE-AE88 Acciones en la edificacioacuten en los terrenos constituidos por estratos de diversas caracteriacutesticas se determinaraacute el empuje total obteniendo la resultante de los empujes parciales correspondientes a cada uno de los estratos A este efecto cada uno de ellos se consideraraacute como un terreno homogeacuteneo sobre cuya superficie superior actuacutea una carga igual a la suma de los esos de los estratos superiores maacutes la que pueda existir sobre la superficie libre
33 Empuje al reposo
Este valor del empuje puede producirse cuando la deformabilidad del muro es extremadamente pequentildea El valor de λ es difiacutecil de evaluar pero en arenas suele variar entre 04 y 06 En terrenos granulares suele estimarse mediante la expresioacuten
λ = 1minus senϕUnivs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 17
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Siendo ϕ aacutengulo de rozamiento interno del terreno
En terrenos cohesivos λ alcanza valores entre 05 y 075
Un meacutetodo aproximado de uso frecuente es el que se recoge en la figura 22 Para el caso en que no haya carga sobre el relleno el diagrama triangular de presiones se sustituye por uno rectangular de valor dos tercios de la presioacuten maacutexima de empuje activo pero calculado con
λ = 1minus senϕSi existe carga sobre el terreno se opera de manera anaacuteloga
Figura 22 Caacutelculo del empuje al reposo Fuente 3
4 EL PROYECTO DE MUROS EN MEacuteNSULA
El proyecto de muros en meacutensula comprende las siguientes etapas
1ordm- Predimensionamiento
2ordm- Calculo de los empujes
3ordm- Comprobacioacuten de la estabilidad del elemento
31- Seguridad a deslizamiento
32- Seguridad a vuelco
33- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten en condiciones de servicio
34- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten bajo empuje incrementado
4ordm- Caacutelculos estructurales (armado)
41 Pre dimensionamiento
Interesa disponer de un meacutetodo de predimensionamiento que permita seleccionar las dimensiones del muro de forma que se eviten tanteos y repeticiones innecesarias en los caacutelculos
Como orientacioacuten al predimensionamiento de los muros en meacutensula a modo simplificado podriacuteamos tomar los siguientes paraacutemetros en funcioacuten de la altura total del muro
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 18
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Anchura de la zapata (aacute)
04H lt aacutelt 07H
- Canto de la zapata (h)
h = H10 ge 025m
- Espesor del fuste (a)
a = H10 ge 025m
Longitud de la puntera aacute 3
En el libro del profesor Calavera rdquoMuros de contencioacuten y muros de soacutetanordquo fuente3 existen una serie de aacutebacos que permiten abordar el predimensionamiento de muros en meacutensula de distintas tipologiacuteas de un modo maacutes exacto
42 ESTABILIDAD DEL ELEMENTO
421 SEGURIDAD A DESLIZAMIENTO
Seguacuten se puede apreciar en la figura 23 la fuerza que produce el deslizamiento es la componente horizontal del empuje activo PH
Las fuerzas que se oponen al deslizamiento son el rozamiento entre la base del muro y el terreno de cimentacioacuten y el eventual empuje pasivo Ep frente a la puntera del muro
La fuerza que se opone al deslizamiento viene dada por la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 23
bull PV Componente vertical del empuje activo
bull μ Coeficiente de rozamiento entre suelo y hormigoacuten
En general seraacute el resultado del correspondiente estudio geoteacutecnico A falta de datos maacutes precisos puede tomarse μ=tan ϕ siendo ϕ el aacutengulo de rozamiento interno del terreno base En la tabla 6 tomada de Calavera3 se indican valores del coeficiente de rozamiento para algunos tipos de suelo
bull Ep Empuje pasivo frente a la puntera del muro
Tabla 6 Coeficientes de rozamiento ( μ ) entre el suelo y el hormigoacuten Fuente 3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 19
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
El coeficiente de seguridad a deslizamiento viene dado por la siguiente expresioacuten
El valor del empuje pasivo en la puntera puede ser estimado conservadoramente mediante la foacutermula de Rankine
No se debe considerar el empuje pasivo a nivel superior de la puntera ya que eacuteste terreno ha sido excavado para la ejecucioacuten de la misma
En cuanto a los valores a adoptar para el coeficiente de seguridad a deslizamiento una posible solucioacuten es garantizar el valor Csdgt 1 suponiendo Ep = 0 en es decir no considerando el empuje pasivo en el estado de servicio y garantizar Csdgt 15 contando con Ep en estado liacutemite uacuteltimo
La profundidad de cimentacioacuten (D) no suele ser inferior a 100 m y en el caso de tener en cuenta el empuje pasivo en los caacutelculos el proyectista debe el asegurarse de que el terreno existe frente al muro en una distancia suficiente que suele estimarse en el doble de la profundidad de cimentacioacuten ( 2D ) y que esta existencia queda asegurada durante la vida del muro
Figura 23 Seguridad a deslizamiento del muro
422 SEGURIDAD A VUELCO
Como se aprecia en la figura 24 el vuelco del muro estaacute producido por el empuje horizontal
Despreciando el empuje pasivo en la puntera el coeficiente de seguridad a vuelco se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 24
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 20
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
Figura 24 Seguridad a vuelco del muro
423 TENSIONES SOBRE EL TERRENO DE CIMENTACIOacuteN
La comprobacioacuten se realiza en condiciones de servicio
Figura 25 Seguridad a hundimiento del muro
En primer lugar es preciso calcular la resultante Nc de todas las fuerzas verticales
fuerza aplicada en la base del cimiento
Nc = Nacute+PV
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 21
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
A continuacioacuten se calcula la excentricidad de la resultante (Nc) respecto al punto medio de la base del cimiento Esta excentricidad vendraacute dada por la siguiente foacutermula
donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro cargas en coronacioacuten (si hubiese) y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la
figura 25
bull Nc resultante de todas las fuerzas verticales que actuacutean sobre el cimiento
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento
bull en excentricidad de N respecto al punto medio de la base del cimiento
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la
puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
bull H altura total del muro
En funcioacuten del valor que tome en en relacioacuten a la sexta parte del ancho del cimientoaacute6 nos encontramos con dos casos
1ordm- Carga actuando con una excentricidad reducida
en le aacute6 (resultante dentro del nuacutecleo central)
En eacuteste caso la distribucioacuten de presiones bajo el terreno es una distribucioacuten trapezoidal (figura 26) y las presiones en los bordes de la zapata se obtienen mediante la ecuacioacuten
tomando la presioacuten maacutexima media y miacutenima los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 22
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 26 Distribucioacuten trapezoidal de presiones sobre el terreno
2ordm- Carga actuando con una excentricidad elevada
en gt aacute 6 (resultante fuera del nuacutecleo central)
En eacuteste caso se obtiene una distribucioacuten triangular (figura 27) pues no es posible que se produzcan tracciones bajo la zapata
En este caso la presioacuten maacutexima en el borde de la zapata vale
Figura 27 Distribucioacuten triangular de presiones sobre el terreno
Es recomendable limitar la excentricidad al valor
ya que de lo contrario la presioacuten en punta σ max crece excesivamente y a pequentildeos incrementos de la excentricidad e corresponden grandes incrementos en la presioacuten σ max
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 23
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En ambos casos 1ordm y 2ordm debe verificarse para la seguridad frente a hundimiento de la cimentacioacuten
toleraacutendose en el borde una presioacuten algo mayor que la admisible del terreno
43 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA (CAacuteLCULOS ESTRUCTURALES)
431 Deformada del muro
Para realizar un armado correcto en este tipo de elementos es fundamental tener en cuenta su deformada eacutesta nos indicaraacute las zonas traccionada y comprimidas
En las figuras 28 a 30 se muestra la armadura tipo y las zonas traccionadas y comprimidas en distintas tipologiacuteas de muros en meacutensula
Figura 28 Armadura tipo y deformada en muros con puntera y taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 24
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 29 Armadura tipo y deformada en muros con puntera Fuente7
Figura 30 Armadura tipo y deformada en muros con taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 25
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
432 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA DEL ALZADO
Para el caacutelculo de la armadura del muro se seguiraacute la EHE con sus artiacuteculos correspondientes
Se considera que funciona como una meacutensula empotrada en la zapata de canto ldquoardquo y un metro de anchura (b=1m) En caso de no poseer cargas verticales en coronacioacuten se calcularaacute como un elemento que trabaja a flexioacuten simple para ello se desprecia el peso del alzado y el posible empuje vertical del terreno
En muros de altura reducida (hasta 5 m) es normal calcular la armadura del alzado en su unioacuten con el cimiento ya que es la seccioacuten maacutes solicitada y llevarla hasta la coronacioacuten
En muros con alturas mayores es frecuente disminuir en un 50 la armadura a la altura en que esto resulte posible Para ello se tendraacute en cuenta el diagrama de momentos flectores buscando el punto en que eacutesta armadura deja de ser necesaria
Un procedimiento para calcular la altura a la que podemos reducir la armadura a la mitad consiste en calcular el Mu que es capaz de resistir la seccioacuten con la mitad de armadura vertical en la cara traccionada y a continuacioacuten buscar a que altura el muro se encuentra sometido a un momento Md igual es decir buscar la profundidad a la que Mu = Md Debe tenerse en cuenta que la reduccioacuten de la armadura no podraacute hacerse en eacuteste punto sino que tendremos que prolongarla a partir de aquiacute en una longitud igual al canto uacutetil del alzado maacutes la longitud neta de anclaje ( lbneta ) Una vez que se obtiene la armadura del alzado por caacutelculo se comprobaraacute que cumple las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Figura 31 Armadura tipo en el alzado
4321 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten simple
Para el caacutelculo de la armadura vertical ( As1v y As2v ) podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 26
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 MUROS DE GRAVEDAD
Se trata de estructuras de hormigoacuten en masa en los que la contencioacuten de tierras y la estabilidad del conjunto se consigue por su propio peso Su principal ventaja es que no van armados pero como contraposicioacuten precisan para su construccioacuten de un mayor volumen de hormigoacuten por lo que en general atendiendo al criterio econoacutemico pocas veces resulta adecuado su empleo salvo para estructuras de poca altura y con poca longitud En cuanto al tipo de cimentacioacuten en el caso de que posean puntera se mejora la estabilidad pues avanza el eje de giro del muro avanzando el eje estabilizante como contraposicioacuten en eacuteste caso la disposicioacuten de la puntera exigiraacute un estudio cuidadoso para asegurarnos que no se supere la resistencia del hormigoacuten en masa a traccioacuten
Figura 5 Muros de gravedad a) sin cimiento diferenciado b) con cimiento diferenciado Fuente3
24 MUROS EN MEacuteNSULA
En general son los que maacutes se emplean a falta de un estudio para cada caso en particular seguacuten la bibliografiacutea consultada se podriacutea decir que estaacuten indicado hasta alturas de 10 oacute 12 m En cuanto a la forma a adoptar el caso general se muestra en la figura 4 a partir de eacuteste surgen diversas variantes algunas de las cuales pueden verse en la figura 6 ya que se pueden construirse en T con o sin tacoacuten o bien en L con puntera o con taloacuten Ademaacutes eacutestos pueden ser de espesor constante (frecuente en el caso de alturas pequentildeas) o de espesor variable
Figura 6 Muros en meacutensula
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 3
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
25 MUROS CON CONTRAFUERTES
Constituyen una evolucioacuten de los muros en meacutensula Para disminuir los espesores del alzado se colocan contrafuertes Esta solucioacuten implica una labor de ferralla y encofrados maacutes costosa sin embargo a falta de un estudio especiacutefico para alturas superiores a los 10-12 m puede resultar una solucioacuten maacutes econoacutemica que los anteriores Los contrafuertes pueden colocarse en el trasdoacutes o en el intradoacutes sin embargo suele ser peor opcioacuten la solucioacuten b) de la figura 117 por dos motivos uno esteacutetico ya que causa mala sensacioacuten unos contrafuertes vistos y otro porque se dispone el alzado del muro en la zona traccionada
Figura 7 Muros con contrafuertes Fuente3
26 MUROS DE BANDEJA
En ellos se trata de contrarrestar los momentos flectores debidos al relleno mediante la produccioacuten de otros momentos compensadores debidos al peso del relleno sobre las bandejas esto nos permite disponer alzados maacutes esbeltos y al mismo tiempo disminuir la armadura vertical en los mismos Este meacutetodo ademaacutes permite construir muros sin taloacuten o con eacuteste muy reducido debido a que la fuerza vertical se transmite a traveacutes de las bandejas proporcionando seguridad a vuelco y a deslizamiento mientras que en los muros sin bandeja el peso estabilizante del relleno se transmite al taloacuten Como inconveniente se encuentra el mayor coste de construccioacuten de las bandejas las cuales deben de ser encofradas y cimbradas a alturas importantes pues eacuteste tipo de muros se encuentra indicado para alturas superiores a 10-12 m
Figura 8 Muros de bandeja Fuente3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 4
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
27 MUROS DE CRIBA
El sistema consiste en crear una red espacial a base de piezas prefabricadas de hormigoacuten Dicha red espacial se rellena con el propio suelo
Figura 9 Muros de criba Fuente3
28 MUROS PREFABRICADOS
Existen varios sistemas de muros prefabricados que en general se corresponden con los sistemas de muros en meacutensula con contrafuertes o del tipo de tierra armada
Figura 10 Muro prefabricados
29 MUROS DE SOacuteTANO Y CONTENCIOacuteN Estos reciben las cargas verticales de las plantas superiores pudiendo existir varios soacutetanos Dependiendo de que el terreno adyacente sea o no de propiedad ajena y de la relacioacuten entre empujes y cargas verticales el cimiento va o no centrado respecto al muro
Figura 11 Muros de soacutetano y contencioacuten Fuente3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 5
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EL EMPUJE DE TIERRAS
31 Estados liacutemite
El empuje sobre el trasdoacutes de una estructura proviene del desequilibrio tensional creado al realizar la obra que separa los dos niveles de diferente cota que definen la altura del muro
Supongamos un suelo en el que no se ha realizado ninguna obra (figura 12a) considerando una liacutenea vertical AAacute un elemento diferencial de terreno situado junto a dicha liacutenea y a una profundidad z estaraacute sometido a las tensiones verticales σovrsquo y horizontales σohrsquo
- Estado inicial Supongamos que la liacutenea AAacute la sustituimos por una pantalla indefinida de espesor inapreciable pero de rigidez muy grande de forma que no se altere el estado de tensiones esta situacioacuten la denominaremos Estado inicial
- Estado activo si eliminamos el terreno situado a la izquierda de la pantalla esta se veraacute sometida a las tensiones que habiacutea antes a la derecha pero con el inconveniente de no existir terreno a la izquierda para mantener el equilibrio con lo que la pantalla tenderaacute a moverse bajo las tensiones iniciales - o empujes iniciales - por lo que el terreno de la derecha experimentaraacute una relajacioacuten Como consecuencia de esta relajacioacuten disminuiraacuten las tensiones horizontales en el terreno proacuteximo a la pantalla hasta alcanzar unos valores permanentes σHarsquo correspondientes a un estado llamado Estado activo
- Estado pasivo por el contrario si hubieacutesemos movido la pantalla hacia el terreno de la derecha las presiones sobre la liacutenea AAacute aumentariacutean debido a la reaccioacuten del terreno que se opone al movimiento Tambieacuten llegariacuteamos a un estado de tensiones permanente σHprsquo correspondiente a un Estado pasivo
Figura 12 Estados activos y pasivos idealizados Fuente 14
En la figura 13 se analiza la variacioacuten de las tensiones horizontales en un punto en funcioacuten de los movimientos que podriacutea experimentar la liacutenea AAacute Como se desprende de la misma existen dos estados liacutemite activo y pasivo que representan las tensiones que un terreno puede tener junto a un muro es decir los empujes maacuteximo y miacutenimo del terreno hacia una estructura de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 6
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Influencia de los movimientos en los empujes Fuente 14
La presioacuten del terreno sobre un muro estaacute fuertemente condicionada por la deformabilidad del muro entendiendo por tal no soacutelo la deformacioacuten que el muro experimenta como pieza de hormigoacuten sino tambieacuten la que produce en el muro la deformacioacuten del terreno de cimentacioacuten En la interaccioacuten entre el muro y el terreno sobre el que se cimienta puede ocurrir que las deformaciones sean praacutecticamente nulas dicieacutendose que la masa de suelo se encuentra en estado de reposo y se estaacute en el caso de empuje al reposo Algunos muros de gravedad y de soacutetano pueden encontrarse en ese caso En la figura 14 se muestran las acciones a considerar en un muro de contencioacuten en meacutensula
Figura 14 Acciones y reacciones en un muro de contencioacuten Fuente 7
En el caso de un muro de contencioacuten interesa conocer el empuje activo pero en el caso de una pantalla contiacutenua (figura 15) en que parte de la estructura estaacute enterrada en la zona inferior eacutesta empujaraacute al terreno por lo que se necesitaraacute conocer el empuje pasivo como liacutemite de la reaccioacuten con la que se puede contar
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 7
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 15 Estado de empujes en una pantalla flexible en voladizo Fuente 14
Si el muro se desplaza permitiendo la expansioacuten lateral del suelo se produce un fallo por corte del suelo la cuntildea de rotura avanza hacia el muro y desciende En eacuteste caso el empuje se reduce desde el valor del empuje al reposo hasta el valor del empuje activo que es el miacutenimo valor posible del empuje activo (Figura 16 a) Por el contrario si se aplican fuerzas al muro de forma que eacuteste empuje al relleno el fallo se produce mediante una cuntildea mucho maacutes amplia que experimenta un ascenso Este valor recibe el nombre de empuje pasivo y es el mayor valor que puede alcanzar el empuje (Figura 16 b)
Figura 16 Rotura del suelo para a) empuje activo y b) empuje pasivo Fuente 3
32 EMPUJE ACTIVO
En el estado actual de conocimientos se pueden calcular los empujes del terreno con razonable precisioacuten en el caso de suelo granulares Para otros tipos de suelo la precisioacuten es poco satisfactoria
Existen diversas teoriacuteas para la determinacioacuten del empuje activo entre las que destacan las debidas a Coulomb y Rankine En ambas teoriacuteas se establecen diversas hipoacutetesis simplificativas del problema que conducen a cierto grado de error pero producen valores de empuje que entran dentro de los maacutergenes de seguridad
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 8
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
321 TEORIacuteA DE COULOMB PARA SUELOS GRANULARES
La NBE-AE-88 ldquoAcciones en la edificacioacuten recomienda aplicar la teoriacutea de Coulomb (1773) para el caacutelculo de los empujes activos en terrenos sin cohesioacuten
Esta teoriacutea se basa en 5 hipoacutetesis fundamentales
a) Al desplazarse el muro bajo la accioacuten del empuje se produce un deslizamiento de una cuntildea de terreno limitada por el trasdoacutes del muro la superficie del terreno y una superficie plana que pasa por el taloacuten del muro
b) Existe rozamiento entre el terreno y el muro
c) El relleno es un material granular homogeacuteneo e isotroacutepico y el drenaje es lo suficientemente bueno como para poder despreciar las presiones intersticiales en el mismo
d) De todos los posibles planos de deslizamiento el que realmente se produce es el que conlleva un valor de empuje maacuteximo
e) La falla es un problema bidimensional
Considera una longitud unitaria de un cuerpo infinitamente largo
3211 Resolucioacuten graacutefica
En el caso de un terreno con superficie irregular la resolucioacuten graacutefica (figura 17) es la maacutes adecuada Suponiendo una liacutenea de ruptura recta tendraacute que estar en equilibrio el peso de la cuntildea de suelo (W) la reaccioacuten del muro contra el suelo (P) igual y contraria al empuje activo y la reaccioacuten del terreno sobre la cuntildea (Q) que formaraacute con la normal a la liacutenea de rotura un aacutengulo igual al de rozamiento interno del terreno ϕ
Figura 17 Meacutetodo de Coulomb para un terreno de superficie irregular Fuente 3
El meacutetodo consiste en proceder por tanteos sucesivos elegido el punto 1 como posible origen de la cuntildea de deslizamiento se calcula el peso de la cuntildea (W) y en el poliacutegono vectorial de fuerzas se enlazan los vectores P y Q correspondientes ambos de direcciones conocidas El valor de P se lleva a un origen convencional
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 9
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Repitiendo el proceso para varios puntos 1 2 3 es posible determinar el punto G correspondiente a la cuntildea de empuje maacuteximo con ello se obtiene el punto C y la posicioacuten NC de la superficie de rotura de la cuntildea correspondiente
La posicioacuten de la resultante del empuje activo sobre el muro puede obtenerse con suficiente aproximacioacuten trazando por el centro de gravedad de la cuntildea MNC una paralela a NC hasta cortar el trasdoacutes del muro
Los valores de ϕ y γ a falta de ensayos directos pueden tomarse de la tabla 1
Tabla 1 Densidades secas y aacutengulos de rozamiento interno para suelos granulares
3212 Resolucioacuten analiacutetica
Para el caso de la superficie del relleno limitada por una liacutenea recta el procedimiento analiacutetico a seguir es el siguiente
Figura 18 Meacutetodo de Coulomb para un terreno de superficie recta Fuente 11
El peso de la cuntildea del terreno viene dada por la siguiente expresioacuten
Ec 1
Si construimos el poliacutegono de fuerzas que se muestra en la figura 18 y aplicando el teorema del seno a dicho poliacutegono podremos deducir una expresioacuten del empuje (P) en funcioacuten del aacutengulo
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 10
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
que forma el plano de deslizamiento con la horizontal (θ ) y el peso de la cuntildea (W) Como el peso de la cuntildea tambieacuten es funcioacuten del aacutengulo θ podremos deducir una uacutenica expresioacuten del empuje (P) en funcioacuten de una uacutenica variable el aacutengulo θ Derivando respecto a θ e igualando a cero esta expresioacuten obtendremos el valor del aacutengulo θ que proporciona el maacuteximo empuje
Tras sustituirlo en la expresioacuten del empuje obtendremos entonces el maacuteximo empuje Para ello se procede de la siguiente forma
Aplicando el teorema del seno al triaacutengulo de fuerzas de la figura 17 se obtiene la relacioacuten
Ec2
Sustituyendo en la ecuacioacuten 2 el valor de W obtenido en la ecuacioacuten 1 se obtiene el siguiente valor para el empuje activo
Ec3
Como podemos observar en la ecuacioacuten 3 el empuje activo es funcioacuten del aacutengulo θ derivando la misma con respecto a θ e igualando a cero esta expresioacuten obtendremos el valor del aacutengulo θ que proporciona el maacuteximo empuje Una vez obtenido el valor de θ lo sustituimos en la ecuacioacuten 3 obteniendo la siguiente expresioacuten
Ec 4
La ecuacioacuten 4 se puede escribir de la siguiente forma
Ec 5
Siendo λ el coeficiente de empuje activo el cual viene dado por la siguiente expresioacuten
Ec 6
La distribucioacuten del empuje activo a lo largo del muro se obtiene derivando la ecuacioacuten 5 con respecto a H
Ec 7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 11
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Como se deduce de la ecuacioacuten 7 el empuje activo tiene una distribucioacuten triangular
encontraacutendose su punto de aplicacioacuten en el centro de gravedad de dicho triaacutengulo es decir a una
profundidad medida desde la superficie del terreno
Ec 8
Como suele ser habitual operar con las componentes horizontal y vertical del empuje y el aacutengulo
que forma eacuteste con la horizontal vale 90 - α + δ tenemos que
Ec 9
Ec 10
Siendo λH y λV los coeficientes de empuje activo horizontal y vertical respectivamente
Ec 11
Ec12
Los coeficientes de empuje activo λH y λV se pueden obtener en las tablas 2 y 3 para diferentes
valores de ϕ δ β y α
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 12
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 2 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 13
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 3 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 14
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3213 Resolucioacuten analiacutetica para el caso de una carga uniformemente repartida sobre el terreno-
Figura 19 Meacutetodo de Coulomb para un terreno con una carga uniformemente repartida Fuente 3
El peso de la cuntildea del terreno incluida la sobrecarga correspondiente viene dada por la siguiente expresioacuten
Igualando el peso (W) al de una cuntildea NMC de un relleno virtual de densidad ficticia γ 1 se obtiene la siguiente expresioacuten
Con lo cual ya podemos establecer analogiacutea con el caso anterior ya que una vez incluido el peso de la sobrecarga en el de la cuntildea el empuje ha de ser el mismo con lo cual
Donde Sustituyendo γ1 por su valor tenemos
322 Empuje activo en terrenos anegados
En los terrenos permeables anegados el empuje total seraacute la suma de los siguientes empujes parciales (fig 20)
1ordm- Empuje del terreno sumergido
2ordm- Empuje hidrostaacutetico en la zona sumergida
3ordm- Empuje del terreno situado por encima de la zona sumergida
4ordm- Empuje originado por la carga uniformemente repartida
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 15
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura20 Caacutelculo del empuje en terrenos anegados Fuente 31ordm- El empuje del terreno sumergido se calcularaacute a partir de un peso especiacutefico virtual (γ) en el cual se tiene en cuenta la disminucioacuten del empuje activo originada por el empuje ascensional del agua Dicho peso especiacutefico virtual viene dado por la siguiente foacutermula
Donde bull γ acute peso especiacutefico virtualbull γ densidad secabull n iacutendice de huecosbull γa peso especifico del agua
A falta de ensayos eacuteste se puede estimar a partir de las tablas 4 y 5
Tabla 4 Caracteriacutesticas empiacutericas de los Tabla 5 Densidades aproximadas de distintos
terrenos Fuente 9 suelos granulares Fuente 3
2ordm- Empuje hidrostaacutetico del agua en la zona sumergida se obtendraacute seguacuten la siguientes
3ordm y 4ordm- El empuje del terreno por encima de la zona sumergida y el provocado por la carga uniformemente repartida en caso de existir se calcularaacuten seguacuten las foacutermulas expuestas anteriormente para los terrenos sin nivel freaacuteticoIncluyendo eacutestos empujes parciales en la misma expresioacuten los empujes a una profundidad z quedan del siguiente modo
Si z le zo en ambas expresiones debe de hacerse zo = z
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 16
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
323 Empuje activo debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Figura 21 Caacutelculo del empuje debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Fuente 3
Se expone a continuacioacuten el meacutetodo seguido por el Civil Engineering Code of Praacutectice seguacuten el cual se determina el punto A trazando por el centro O de aplicacioacuten de la resultante de la carga repartida N la recta ON formando 40ordm con la horizontalSi el corte se produce en el trasdoacutes por debajo de la base del muro el efecto de la carga N puede ser despreciado
El empuje equivalente es
PH = λ H middotN
siendo N la resultante de la carga sobre el terreno y eacuteste se reparte en un ancho
b + x
El inconveniente de eacuteste meacutetodo es soacutelo permite calcular los esfuerzos a que estaacute sometido el muro en su arranque A eacuteste empuje debido a la carga concentrada deberaacute sumaacutersele el debido al peso del relleno contra el trasdoacutes con lo cual los valores del empuje activo vendraacuten determinados por las siguientes expresiones
324 Empuje activo en terrenos estratificados
Seguacuten la NBE-AE88 Acciones en la edificacioacuten en los terrenos constituidos por estratos de diversas caracteriacutesticas se determinaraacute el empuje total obteniendo la resultante de los empujes parciales correspondientes a cada uno de los estratos A este efecto cada uno de ellos se consideraraacute como un terreno homogeacuteneo sobre cuya superficie superior actuacutea una carga igual a la suma de los esos de los estratos superiores maacutes la que pueda existir sobre la superficie libre
33 Empuje al reposo
Este valor del empuje puede producirse cuando la deformabilidad del muro es extremadamente pequentildea El valor de λ es difiacutecil de evaluar pero en arenas suele variar entre 04 y 06 En terrenos granulares suele estimarse mediante la expresioacuten
λ = 1minus senϕUnivs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 17
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Siendo ϕ aacutengulo de rozamiento interno del terreno
En terrenos cohesivos λ alcanza valores entre 05 y 075
Un meacutetodo aproximado de uso frecuente es el que se recoge en la figura 22 Para el caso en que no haya carga sobre el relleno el diagrama triangular de presiones se sustituye por uno rectangular de valor dos tercios de la presioacuten maacutexima de empuje activo pero calculado con
λ = 1minus senϕSi existe carga sobre el terreno se opera de manera anaacuteloga
Figura 22 Caacutelculo del empuje al reposo Fuente 3
4 EL PROYECTO DE MUROS EN MEacuteNSULA
El proyecto de muros en meacutensula comprende las siguientes etapas
1ordm- Predimensionamiento
2ordm- Calculo de los empujes
3ordm- Comprobacioacuten de la estabilidad del elemento
31- Seguridad a deslizamiento
32- Seguridad a vuelco
33- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten en condiciones de servicio
34- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten bajo empuje incrementado
4ordm- Caacutelculos estructurales (armado)
41 Pre dimensionamiento
Interesa disponer de un meacutetodo de predimensionamiento que permita seleccionar las dimensiones del muro de forma que se eviten tanteos y repeticiones innecesarias en los caacutelculos
Como orientacioacuten al predimensionamiento de los muros en meacutensula a modo simplificado podriacuteamos tomar los siguientes paraacutemetros en funcioacuten de la altura total del muro
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 18
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Anchura de la zapata (aacute)
04H lt aacutelt 07H
- Canto de la zapata (h)
h = H10 ge 025m
- Espesor del fuste (a)
a = H10 ge 025m
Longitud de la puntera aacute 3
En el libro del profesor Calavera rdquoMuros de contencioacuten y muros de soacutetanordquo fuente3 existen una serie de aacutebacos que permiten abordar el predimensionamiento de muros en meacutensula de distintas tipologiacuteas de un modo maacutes exacto
42 ESTABILIDAD DEL ELEMENTO
421 SEGURIDAD A DESLIZAMIENTO
Seguacuten se puede apreciar en la figura 23 la fuerza que produce el deslizamiento es la componente horizontal del empuje activo PH
Las fuerzas que se oponen al deslizamiento son el rozamiento entre la base del muro y el terreno de cimentacioacuten y el eventual empuje pasivo Ep frente a la puntera del muro
La fuerza que se opone al deslizamiento viene dada por la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 23
bull PV Componente vertical del empuje activo
bull μ Coeficiente de rozamiento entre suelo y hormigoacuten
En general seraacute el resultado del correspondiente estudio geoteacutecnico A falta de datos maacutes precisos puede tomarse μ=tan ϕ siendo ϕ el aacutengulo de rozamiento interno del terreno base En la tabla 6 tomada de Calavera3 se indican valores del coeficiente de rozamiento para algunos tipos de suelo
bull Ep Empuje pasivo frente a la puntera del muro
Tabla 6 Coeficientes de rozamiento ( μ ) entre el suelo y el hormigoacuten Fuente 3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 19
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
El coeficiente de seguridad a deslizamiento viene dado por la siguiente expresioacuten
El valor del empuje pasivo en la puntera puede ser estimado conservadoramente mediante la foacutermula de Rankine
No se debe considerar el empuje pasivo a nivel superior de la puntera ya que eacuteste terreno ha sido excavado para la ejecucioacuten de la misma
En cuanto a los valores a adoptar para el coeficiente de seguridad a deslizamiento una posible solucioacuten es garantizar el valor Csdgt 1 suponiendo Ep = 0 en es decir no considerando el empuje pasivo en el estado de servicio y garantizar Csdgt 15 contando con Ep en estado liacutemite uacuteltimo
La profundidad de cimentacioacuten (D) no suele ser inferior a 100 m y en el caso de tener en cuenta el empuje pasivo en los caacutelculos el proyectista debe el asegurarse de que el terreno existe frente al muro en una distancia suficiente que suele estimarse en el doble de la profundidad de cimentacioacuten ( 2D ) y que esta existencia queda asegurada durante la vida del muro
Figura 23 Seguridad a deslizamiento del muro
422 SEGURIDAD A VUELCO
Como se aprecia en la figura 24 el vuelco del muro estaacute producido por el empuje horizontal
Despreciando el empuje pasivo en la puntera el coeficiente de seguridad a vuelco se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 24
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 20
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
Figura 24 Seguridad a vuelco del muro
423 TENSIONES SOBRE EL TERRENO DE CIMENTACIOacuteN
La comprobacioacuten se realiza en condiciones de servicio
Figura 25 Seguridad a hundimiento del muro
En primer lugar es preciso calcular la resultante Nc de todas las fuerzas verticales
fuerza aplicada en la base del cimiento
Nc = Nacute+PV
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 21
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
A continuacioacuten se calcula la excentricidad de la resultante (Nc) respecto al punto medio de la base del cimiento Esta excentricidad vendraacute dada por la siguiente foacutermula
donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro cargas en coronacioacuten (si hubiese) y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la
figura 25
bull Nc resultante de todas las fuerzas verticales que actuacutean sobre el cimiento
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento
bull en excentricidad de N respecto al punto medio de la base del cimiento
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la
puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
bull H altura total del muro
En funcioacuten del valor que tome en en relacioacuten a la sexta parte del ancho del cimientoaacute6 nos encontramos con dos casos
1ordm- Carga actuando con una excentricidad reducida
en le aacute6 (resultante dentro del nuacutecleo central)
En eacuteste caso la distribucioacuten de presiones bajo el terreno es una distribucioacuten trapezoidal (figura 26) y las presiones en los bordes de la zapata se obtienen mediante la ecuacioacuten
tomando la presioacuten maacutexima media y miacutenima los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 22
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 26 Distribucioacuten trapezoidal de presiones sobre el terreno
2ordm- Carga actuando con una excentricidad elevada
en gt aacute 6 (resultante fuera del nuacutecleo central)
En eacuteste caso se obtiene una distribucioacuten triangular (figura 27) pues no es posible que se produzcan tracciones bajo la zapata
En este caso la presioacuten maacutexima en el borde de la zapata vale
Figura 27 Distribucioacuten triangular de presiones sobre el terreno
Es recomendable limitar la excentricidad al valor
ya que de lo contrario la presioacuten en punta σ max crece excesivamente y a pequentildeos incrementos de la excentricidad e corresponden grandes incrementos en la presioacuten σ max
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 23
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En ambos casos 1ordm y 2ordm debe verificarse para la seguridad frente a hundimiento de la cimentacioacuten
toleraacutendose en el borde una presioacuten algo mayor que la admisible del terreno
43 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA (CAacuteLCULOS ESTRUCTURALES)
431 Deformada del muro
Para realizar un armado correcto en este tipo de elementos es fundamental tener en cuenta su deformada eacutesta nos indicaraacute las zonas traccionada y comprimidas
En las figuras 28 a 30 se muestra la armadura tipo y las zonas traccionadas y comprimidas en distintas tipologiacuteas de muros en meacutensula
Figura 28 Armadura tipo y deformada en muros con puntera y taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 24
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 29 Armadura tipo y deformada en muros con puntera Fuente7
Figura 30 Armadura tipo y deformada en muros con taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 25
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
432 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA DEL ALZADO
Para el caacutelculo de la armadura del muro se seguiraacute la EHE con sus artiacuteculos correspondientes
Se considera que funciona como una meacutensula empotrada en la zapata de canto ldquoardquo y un metro de anchura (b=1m) En caso de no poseer cargas verticales en coronacioacuten se calcularaacute como un elemento que trabaja a flexioacuten simple para ello se desprecia el peso del alzado y el posible empuje vertical del terreno
En muros de altura reducida (hasta 5 m) es normal calcular la armadura del alzado en su unioacuten con el cimiento ya que es la seccioacuten maacutes solicitada y llevarla hasta la coronacioacuten
En muros con alturas mayores es frecuente disminuir en un 50 la armadura a la altura en que esto resulte posible Para ello se tendraacute en cuenta el diagrama de momentos flectores buscando el punto en que eacutesta armadura deja de ser necesaria
Un procedimiento para calcular la altura a la que podemos reducir la armadura a la mitad consiste en calcular el Mu que es capaz de resistir la seccioacuten con la mitad de armadura vertical en la cara traccionada y a continuacioacuten buscar a que altura el muro se encuentra sometido a un momento Md igual es decir buscar la profundidad a la que Mu = Md Debe tenerse en cuenta que la reduccioacuten de la armadura no podraacute hacerse en eacuteste punto sino que tendremos que prolongarla a partir de aquiacute en una longitud igual al canto uacutetil del alzado maacutes la longitud neta de anclaje ( lbneta ) Una vez que se obtiene la armadura del alzado por caacutelculo se comprobaraacute que cumple las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Figura 31 Armadura tipo en el alzado
4321 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten simple
Para el caacutelculo de la armadura vertical ( As1v y As2v ) podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 26
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
25 MUROS CON CONTRAFUERTES
Constituyen una evolucioacuten de los muros en meacutensula Para disminuir los espesores del alzado se colocan contrafuertes Esta solucioacuten implica una labor de ferralla y encofrados maacutes costosa sin embargo a falta de un estudio especiacutefico para alturas superiores a los 10-12 m puede resultar una solucioacuten maacutes econoacutemica que los anteriores Los contrafuertes pueden colocarse en el trasdoacutes o en el intradoacutes sin embargo suele ser peor opcioacuten la solucioacuten b) de la figura 117 por dos motivos uno esteacutetico ya que causa mala sensacioacuten unos contrafuertes vistos y otro porque se dispone el alzado del muro en la zona traccionada
Figura 7 Muros con contrafuertes Fuente3
26 MUROS DE BANDEJA
En ellos se trata de contrarrestar los momentos flectores debidos al relleno mediante la produccioacuten de otros momentos compensadores debidos al peso del relleno sobre las bandejas esto nos permite disponer alzados maacutes esbeltos y al mismo tiempo disminuir la armadura vertical en los mismos Este meacutetodo ademaacutes permite construir muros sin taloacuten o con eacuteste muy reducido debido a que la fuerza vertical se transmite a traveacutes de las bandejas proporcionando seguridad a vuelco y a deslizamiento mientras que en los muros sin bandeja el peso estabilizante del relleno se transmite al taloacuten Como inconveniente se encuentra el mayor coste de construccioacuten de las bandejas las cuales deben de ser encofradas y cimbradas a alturas importantes pues eacuteste tipo de muros se encuentra indicado para alturas superiores a 10-12 m
Figura 8 Muros de bandeja Fuente3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 4
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
27 MUROS DE CRIBA
El sistema consiste en crear una red espacial a base de piezas prefabricadas de hormigoacuten Dicha red espacial se rellena con el propio suelo
Figura 9 Muros de criba Fuente3
28 MUROS PREFABRICADOS
Existen varios sistemas de muros prefabricados que en general se corresponden con los sistemas de muros en meacutensula con contrafuertes o del tipo de tierra armada
Figura 10 Muro prefabricados
29 MUROS DE SOacuteTANO Y CONTENCIOacuteN Estos reciben las cargas verticales de las plantas superiores pudiendo existir varios soacutetanos Dependiendo de que el terreno adyacente sea o no de propiedad ajena y de la relacioacuten entre empujes y cargas verticales el cimiento va o no centrado respecto al muro
Figura 11 Muros de soacutetano y contencioacuten Fuente3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 5
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EL EMPUJE DE TIERRAS
31 Estados liacutemite
El empuje sobre el trasdoacutes de una estructura proviene del desequilibrio tensional creado al realizar la obra que separa los dos niveles de diferente cota que definen la altura del muro
Supongamos un suelo en el que no se ha realizado ninguna obra (figura 12a) considerando una liacutenea vertical AAacute un elemento diferencial de terreno situado junto a dicha liacutenea y a una profundidad z estaraacute sometido a las tensiones verticales σovrsquo y horizontales σohrsquo
- Estado inicial Supongamos que la liacutenea AAacute la sustituimos por una pantalla indefinida de espesor inapreciable pero de rigidez muy grande de forma que no se altere el estado de tensiones esta situacioacuten la denominaremos Estado inicial
- Estado activo si eliminamos el terreno situado a la izquierda de la pantalla esta se veraacute sometida a las tensiones que habiacutea antes a la derecha pero con el inconveniente de no existir terreno a la izquierda para mantener el equilibrio con lo que la pantalla tenderaacute a moverse bajo las tensiones iniciales - o empujes iniciales - por lo que el terreno de la derecha experimentaraacute una relajacioacuten Como consecuencia de esta relajacioacuten disminuiraacuten las tensiones horizontales en el terreno proacuteximo a la pantalla hasta alcanzar unos valores permanentes σHarsquo correspondientes a un estado llamado Estado activo
- Estado pasivo por el contrario si hubieacutesemos movido la pantalla hacia el terreno de la derecha las presiones sobre la liacutenea AAacute aumentariacutean debido a la reaccioacuten del terreno que se opone al movimiento Tambieacuten llegariacuteamos a un estado de tensiones permanente σHprsquo correspondiente a un Estado pasivo
Figura 12 Estados activos y pasivos idealizados Fuente 14
En la figura 13 se analiza la variacioacuten de las tensiones horizontales en un punto en funcioacuten de los movimientos que podriacutea experimentar la liacutenea AAacute Como se desprende de la misma existen dos estados liacutemite activo y pasivo que representan las tensiones que un terreno puede tener junto a un muro es decir los empujes maacuteximo y miacutenimo del terreno hacia una estructura de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 6
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Influencia de los movimientos en los empujes Fuente 14
La presioacuten del terreno sobre un muro estaacute fuertemente condicionada por la deformabilidad del muro entendiendo por tal no soacutelo la deformacioacuten que el muro experimenta como pieza de hormigoacuten sino tambieacuten la que produce en el muro la deformacioacuten del terreno de cimentacioacuten En la interaccioacuten entre el muro y el terreno sobre el que se cimienta puede ocurrir que las deformaciones sean praacutecticamente nulas dicieacutendose que la masa de suelo se encuentra en estado de reposo y se estaacute en el caso de empuje al reposo Algunos muros de gravedad y de soacutetano pueden encontrarse en ese caso En la figura 14 se muestran las acciones a considerar en un muro de contencioacuten en meacutensula
Figura 14 Acciones y reacciones en un muro de contencioacuten Fuente 7
En el caso de un muro de contencioacuten interesa conocer el empuje activo pero en el caso de una pantalla contiacutenua (figura 15) en que parte de la estructura estaacute enterrada en la zona inferior eacutesta empujaraacute al terreno por lo que se necesitaraacute conocer el empuje pasivo como liacutemite de la reaccioacuten con la que se puede contar
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 7
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 15 Estado de empujes en una pantalla flexible en voladizo Fuente 14
Si el muro se desplaza permitiendo la expansioacuten lateral del suelo se produce un fallo por corte del suelo la cuntildea de rotura avanza hacia el muro y desciende En eacuteste caso el empuje se reduce desde el valor del empuje al reposo hasta el valor del empuje activo que es el miacutenimo valor posible del empuje activo (Figura 16 a) Por el contrario si se aplican fuerzas al muro de forma que eacuteste empuje al relleno el fallo se produce mediante una cuntildea mucho maacutes amplia que experimenta un ascenso Este valor recibe el nombre de empuje pasivo y es el mayor valor que puede alcanzar el empuje (Figura 16 b)
Figura 16 Rotura del suelo para a) empuje activo y b) empuje pasivo Fuente 3
32 EMPUJE ACTIVO
En el estado actual de conocimientos se pueden calcular los empujes del terreno con razonable precisioacuten en el caso de suelo granulares Para otros tipos de suelo la precisioacuten es poco satisfactoria
Existen diversas teoriacuteas para la determinacioacuten del empuje activo entre las que destacan las debidas a Coulomb y Rankine En ambas teoriacuteas se establecen diversas hipoacutetesis simplificativas del problema que conducen a cierto grado de error pero producen valores de empuje que entran dentro de los maacutergenes de seguridad
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 8
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
321 TEORIacuteA DE COULOMB PARA SUELOS GRANULARES
La NBE-AE-88 ldquoAcciones en la edificacioacuten recomienda aplicar la teoriacutea de Coulomb (1773) para el caacutelculo de los empujes activos en terrenos sin cohesioacuten
Esta teoriacutea se basa en 5 hipoacutetesis fundamentales
a) Al desplazarse el muro bajo la accioacuten del empuje se produce un deslizamiento de una cuntildea de terreno limitada por el trasdoacutes del muro la superficie del terreno y una superficie plana que pasa por el taloacuten del muro
b) Existe rozamiento entre el terreno y el muro
c) El relleno es un material granular homogeacuteneo e isotroacutepico y el drenaje es lo suficientemente bueno como para poder despreciar las presiones intersticiales en el mismo
d) De todos los posibles planos de deslizamiento el que realmente se produce es el que conlleva un valor de empuje maacuteximo
e) La falla es un problema bidimensional
Considera una longitud unitaria de un cuerpo infinitamente largo
3211 Resolucioacuten graacutefica
En el caso de un terreno con superficie irregular la resolucioacuten graacutefica (figura 17) es la maacutes adecuada Suponiendo una liacutenea de ruptura recta tendraacute que estar en equilibrio el peso de la cuntildea de suelo (W) la reaccioacuten del muro contra el suelo (P) igual y contraria al empuje activo y la reaccioacuten del terreno sobre la cuntildea (Q) que formaraacute con la normal a la liacutenea de rotura un aacutengulo igual al de rozamiento interno del terreno ϕ
Figura 17 Meacutetodo de Coulomb para un terreno de superficie irregular Fuente 3
El meacutetodo consiste en proceder por tanteos sucesivos elegido el punto 1 como posible origen de la cuntildea de deslizamiento se calcula el peso de la cuntildea (W) y en el poliacutegono vectorial de fuerzas se enlazan los vectores P y Q correspondientes ambos de direcciones conocidas El valor de P se lleva a un origen convencional
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 9
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Repitiendo el proceso para varios puntos 1 2 3 es posible determinar el punto G correspondiente a la cuntildea de empuje maacuteximo con ello se obtiene el punto C y la posicioacuten NC de la superficie de rotura de la cuntildea correspondiente
La posicioacuten de la resultante del empuje activo sobre el muro puede obtenerse con suficiente aproximacioacuten trazando por el centro de gravedad de la cuntildea MNC una paralela a NC hasta cortar el trasdoacutes del muro
Los valores de ϕ y γ a falta de ensayos directos pueden tomarse de la tabla 1
Tabla 1 Densidades secas y aacutengulos de rozamiento interno para suelos granulares
3212 Resolucioacuten analiacutetica
Para el caso de la superficie del relleno limitada por una liacutenea recta el procedimiento analiacutetico a seguir es el siguiente
Figura 18 Meacutetodo de Coulomb para un terreno de superficie recta Fuente 11
El peso de la cuntildea del terreno viene dada por la siguiente expresioacuten
Ec 1
Si construimos el poliacutegono de fuerzas que se muestra en la figura 18 y aplicando el teorema del seno a dicho poliacutegono podremos deducir una expresioacuten del empuje (P) en funcioacuten del aacutengulo
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 10
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
que forma el plano de deslizamiento con la horizontal (θ ) y el peso de la cuntildea (W) Como el peso de la cuntildea tambieacuten es funcioacuten del aacutengulo θ podremos deducir una uacutenica expresioacuten del empuje (P) en funcioacuten de una uacutenica variable el aacutengulo θ Derivando respecto a θ e igualando a cero esta expresioacuten obtendremos el valor del aacutengulo θ que proporciona el maacuteximo empuje
Tras sustituirlo en la expresioacuten del empuje obtendremos entonces el maacuteximo empuje Para ello se procede de la siguiente forma
Aplicando el teorema del seno al triaacutengulo de fuerzas de la figura 17 se obtiene la relacioacuten
Ec2
Sustituyendo en la ecuacioacuten 2 el valor de W obtenido en la ecuacioacuten 1 se obtiene el siguiente valor para el empuje activo
Ec3
Como podemos observar en la ecuacioacuten 3 el empuje activo es funcioacuten del aacutengulo θ derivando la misma con respecto a θ e igualando a cero esta expresioacuten obtendremos el valor del aacutengulo θ que proporciona el maacuteximo empuje Una vez obtenido el valor de θ lo sustituimos en la ecuacioacuten 3 obteniendo la siguiente expresioacuten
Ec 4
La ecuacioacuten 4 se puede escribir de la siguiente forma
Ec 5
Siendo λ el coeficiente de empuje activo el cual viene dado por la siguiente expresioacuten
Ec 6
La distribucioacuten del empuje activo a lo largo del muro se obtiene derivando la ecuacioacuten 5 con respecto a H
Ec 7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 11
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Como se deduce de la ecuacioacuten 7 el empuje activo tiene una distribucioacuten triangular
encontraacutendose su punto de aplicacioacuten en el centro de gravedad de dicho triaacutengulo es decir a una
profundidad medida desde la superficie del terreno
Ec 8
Como suele ser habitual operar con las componentes horizontal y vertical del empuje y el aacutengulo
que forma eacuteste con la horizontal vale 90 - α + δ tenemos que
Ec 9
Ec 10
Siendo λH y λV los coeficientes de empuje activo horizontal y vertical respectivamente
Ec 11
Ec12
Los coeficientes de empuje activo λH y λV se pueden obtener en las tablas 2 y 3 para diferentes
valores de ϕ δ β y α
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 12
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 2 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 13
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 3 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 14
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3213 Resolucioacuten analiacutetica para el caso de una carga uniformemente repartida sobre el terreno-
Figura 19 Meacutetodo de Coulomb para un terreno con una carga uniformemente repartida Fuente 3
El peso de la cuntildea del terreno incluida la sobrecarga correspondiente viene dada por la siguiente expresioacuten
Igualando el peso (W) al de una cuntildea NMC de un relleno virtual de densidad ficticia γ 1 se obtiene la siguiente expresioacuten
Con lo cual ya podemos establecer analogiacutea con el caso anterior ya que una vez incluido el peso de la sobrecarga en el de la cuntildea el empuje ha de ser el mismo con lo cual
Donde Sustituyendo γ1 por su valor tenemos
322 Empuje activo en terrenos anegados
En los terrenos permeables anegados el empuje total seraacute la suma de los siguientes empujes parciales (fig 20)
1ordm- Empuje del terreno sumergido
2ordm- Empuje hidrostaacutetico en la zona sumergida
3ordm- Empuje del terreno situado por encima de la zona sumergida
4ordm- Empuje originado por la carga uniformemente repartida
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 15
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura20 Caacutelculo del empuje en terrenos anegados Fuente 31ordm- El empuje del terreno sumergido se calcularaacute a partir de un peso especiacutefico virtual (γ) en el cual se tiene en cuenta la disminucioacuten del empuje activo originada por el empuje ascensional del agua Dicho peso especiacutefico virtual viene dado por la siguiente foacutermula
Donde bull γ acute peso especiacutefico virtualbull γ densidad secabull n iacutendice de huecosbull γa peso especifico del agua
A falta de ensayos eacuteste se puede estimar a partir de las tablas 4 y 5
Tabla 4 Caracteriacutesticas empiacutericas de los Tabla 5 Densidades aproximadas de distintos
terrenos Fuente 9 suelos granulares Fuente 3
2ordm- Empuje hidrostaacutetico del agua en la zona sumergida se obtendraacute seguacuten la siguientes
3ordm y 4ordm- El empuje del terreno por encima de la zona sumergida y el provocado por la carga uniformemente repartida en caso de existir se calcularaacuten seguacuten las foacutermulas expuestas anteriormente para los terrenos sin nivel freaacuteticoIncluyendo eacutestos empujes parciales en la misma expresioacuten los empujes a una profundidad z quedan del siguiente modo
Si z le zo en ambas expresiones debe de hacerse zo = z
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 16
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
323 Empuje activo debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Figura 21 Caacutelculo del empuje debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Fuente 3
Se expone a continuacioacuten el meacutetodo seguido por el Civil Engineering Code of Praacutectice seguacuten el cual se determina el punto A trazando por el centro O de aplicacioacuten de la resultante de la carga repartida N la recta ON formando 40ordm con la horizontalSi el corte se produce en el trasdoacutes por debajo de la base del muro el efecto de la carga N puede ser despreciado
El empuje equivalente es
PH = λ H middotN
siendo N la resultante de la carga sobre el terreno y eacuteste se reparte en un ancho
b + x
El inconveniente de eacuteste meacutetodo es soacutelo permite calcular los esfuerzos a que estaacute sometido el muro en su arranque A eacuteste empuje debido a la carga concentrada deberaacute sumaacutersele el debido al peso del relleno contra el trasdoacutes con lo cual los valores del empuje activo vendraacuten determinados por las siguientes expresiones
324 Empuje activo en terrenos estratificados
Seguacuten la NBE-AE88 Acciones en la edificacioacuten en los terrenos constituidos por estratos de diversas caracteriacutesticas se determinaraacute el empuje total obteniendo la resultante de los empujes parciales correspondientes a cada uno de los estratos A este efecto cada uno de ellos se consideraraacute como un terreno homogeacuteneo sobre cuya superficie superior actuacutea una carga igual a la suma de los esos de los estratos superiores maacutes la que pueda existir sobre la superficie libre
33 Empuje al reposo
Este valor del empuje puede producirse cuando la deformabilidad del muro es extremadamente pequentildea El valor de λ es difiacutecil de evaluar pero en arenas suele variar entre 04 y 06 En terrenos granulares suele estimarse mediante la expresioacuten
λ = 1minus senϕUnivs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 17
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Siendo ϕ aacutengulo de rozamiento interno del terreno
En terrenos cohesivos λ alcanza valores entre 05 y 075
Un meacutetodo aproximado de uso frecuente es el que se recoge en la figura 22 Para el caso en que no haya carga sobre el relleno el diagrama triangular de presiones se sustituye por uno rectangular de valor dos tercios de la presioacuten maacutexima de empuje activo pero calculado con
λ = 1minus senϕSi existe carga sobre el terreno se opera de manera anaacuteloga
Figura 22 Caacutelculo del empuje al reposo Fuente 3
4 EL PROYECTO DE MUROS EN MEacuteNSULA
El proyecto de muros en meacutensula comprende las siguientes etapas
1ordm- Predimensionamiento
2ordm- Calculo de los empujes
3ordm- Comprobacioacuten de la estabilidad del elemento
31- Seguridad a deslizamiento
32- Seguridad a vuelco
33- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten en condiciones de servicio
34- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten bajo empuje incrementado
4ordm- Caacutelculos estructurales (armado)
41 Pre dimensionamiento
Interesa disponer de un meacutetodo de predimensionamiento que permita seleccionar las dimensiones del muro de forma que se eviten tanteos y repeticiones innecesarias en los caacutelculos
Como orientacioacuten al predimensionamiento de los muros en meacutensula a modo simplificado podriacuteamos tomar los siguientes paraacutemetros en funcioacuten de la altura total del muro
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 18
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Anchura de la zapata (aacute)
04H lt aacutelt 07H
- Canto de la zapata (h)
h = H10 ge 025m
- Espesor del fuste (a)
a = H10 ge 025m
Longitud de la puntera aacute 3
En el libro del profesor Calavera rdquoMuros de contencioacuten y muros de soacutetanordquo fuente3 existen una serie de aacutebacos que permiten abordar el predimensionamiento de muros en meacutensula de distintas tipologiacuteas de un modo maacutes exacto
42 ESTABILIDAD DEL ELEMENTO
421 SEGURIDAD A DESLIZAMIENTO
Seguacuten se puede apreciar en la figura 23 la fuerza que produce el deslizamiento es la componente horizontal del empuje activo PH
Las fuerzas que se oponen al deslizamiento son el rozamiento entre la base del muro y el terreno de cimentacioacuten y el eventual empuje pasivo Ep frente a la puntera del muro
La fuerza que se opone al deslizamiento viene dada por la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 23
bull PV Componente vertical del empuje activo
bull μ Coeficiente de rozamiento entre suelo y hormigoacuten
En general seraacute el resultado del correspondiente estudio geoteacutecnico A falta de datos maacutes precisos puede tomarse μ=tan ϕ siendo ϕ el aacutengulo de rozamiento interno del terreno base En la tabla 6 tomada de Calavera3 se indican valores del coeficiente de rozamiento para algunos tipos de suelo
bull Ep Empuje pasivo frente a la puntera del muro
Tabla 6 Coeficientes de rozamiento ( μ ) entre el suelo y el hormigoacuten Fuente 3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 19
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
El coeficiente de seguridad a deslizamiento viene dado por la siguiente expresioacuten
El valor del empuje pasivo en la puntera puede ser estimado conservadoramente mediante la foacutermula de Rankine
No se debe considerar el empuje pasivo a nivel superior de la puntera ya que eacuteste terreno ha sido excavado para la ejecucioacuten de la misma
En cuanto a los valores a adoptar para el coeficiente de seguridad a deslizamiento una posible solucioacuten es garantizar el valor Csdgt 1 suponiendo Ep = 0 en es decir no considerando el empuje pasivo en el estado de servicio y garantizar Csdgt 15 contando con Ep en estado liacutemite uacuteltimo
La profundidad de cimentacioacuten (D) no suele ser inferior a 100 m y en el caso de tener en cuenta el empuje pasivo en los caacutelculos el proyectista debe el asegurarse de que el terreno existe frente al muro en una distancia suficiente que suele estimarse en el doble de la profundidad de cimentacioacuten ( 2D ) y que esta existencia queda asegurada durante la vida del muro
Figura 23 Seguridad a deslizamiento del muro
422 SEGURIDAD A VUELCO
Como se aprecia en la figura 24 el vuelco del muro estaacute producido por el empuje horizontal
Despreciando el empuje pasivo en la puntera el coeficiente de seguridad a vuelco se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 24
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 20
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
Figura 24 Seguridad a vuelco del muro
423 TENSIONES SOBRE EL TERRENO DE CIMENTACIOacuteN
La comprobacioacuten se realiza en condiciones de servicio
Figura 25 Seguridad a hundimiento del muro
En primer lugar es preciso calcular la resultante Nc de todas las fuerzas verticales
fuerza aplicada en la base del cimiento
Nc = Nacute+PV
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 21
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
A continuacioacuten se calcula la excentricidad de la resultante (Nc) respecto al punto medio de la base del cimiento Esta excentricidad vendraacute dada por la siguiente foacutermula
donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro cargas en coronacioacuten (si hubiese) y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la
figura 25
bull Nc resultante de todas las fuerzas verticales que actuacutean sobre el cimiento
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento
bull en excentricidad de N respecto al punto medio de la base del cimiento
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la
puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
bull H altura total del muro
En funcioacuten del valor que tome en en relacioacuten a la sexta parte del ancho del cimientoaacute6 nos encontramos con dos casos
1ordm- Carga actuando con una excentricidad reducida
en le aacute6 (resultante dentro del nuacutecleo central)
En eacuteste caso la distribucioacuten de presiones bajo el terreno es una distribucioacuten trapezoidal (figura 26) y las presiones en los bordes de la zapata se obtienen mediante la ecuacioacuten
tomando la presioacuten maacutexima media y miacutenima los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 22
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 26 Distribucioacuten trapezoidal de presiones sobre el terreno
2ordm- Carga actuando con una excentricidad elevada
en gt aacute 6 (resultante fuera del nuacutecleo central)
En eacuteste caso se obtiene una distribucioacuten triangular (figura 27) pues no es posible que se produzcan tracciones bajo la zapata
En este caso la presioacuten maacutexima en el borde de la zapata vale
Figura 27 Distribucioacuten triangular de presiones sobre el terreno
Es recomendable limitar la excentricidad al valor
ya que de lo contrario la presioacuten en punta σ max crece excesivamente y a pequentildeos incrementos de la excentricidad e corresponden grandes incrementos en la presioacuten σ max
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 23
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En ambos casos 1ordm y 2ordm debe verificarse para la seguridad frente a hundimiento de la cimentacioacuten
toleraacutendose en el borde una presioacuten algo mayor que la admisible del terreno
43 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA (CAacuteLCULOS ESTRUCTURALES)
431 Deformada del muro
Para realizar un armado correcto en este tipo de elementos es fundamental tener en cuenta su deformada eacutesta nos indicaraacute las zonas traccionada y comprimidas
En las figuras 28 a 30 se muestra la armadura tipo y las zonas traccionadas y comprimidas en distintas tipologiacuteas de muros en meacutensula
Figura 28 Armadura tipo y deformada en muros con puntera y taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 24
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 29 Armadura tipo y deformada en muros con puntera Fuente7
Figura 30 Armadura tipo y deformada en muros con taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 25
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
432 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA DEL ALZADO
Para el caacutelculo de la armadura del muro se seguiraacute la EHE con sus artiacuteculos correspondientes
Se considera que funciona como una meacutensula empotrada en la zapata de canto ldquoardquo y un metro de anchura (b=1m) En caso de no poseer cargas verticales en coronacioacuten se calcularaacute como un elemento que trabaja a flexioacuten simple para ello se desprecia el peso del alzado y el posible empuje vertical del terreno
En muros de altura reducida (hasta 5 m) es normal calcular la armadura del alzado en su unioacuten con el cimiento ya que es la seccioacuten maacutes solicitada y llevarla hasta la coronacioacuten
En muros con alturas mayores es frecuente disminuir en un 50 la armadura a la altura en que esto resulte posible Para ello se tendraacute en cuenta el diagrama de momentos flectores buscando el punto en que eacutesta armadura deja de ser necesaria
Un procedimiento para calcular la altura a la que podemos reducir la armadura a la mitad consiste en calcular el Mu que es capaz de resistir la seccioacuten con la mitad de armadura vertical en la cara traccionada y a continuacioacuten buscar a que altura el muro se encuentra sometido a un momento Md igual es decir buscar la profundidad a la que Mu = Md Debe tenerse en cuenta que la reduccioacuten de la armadura no podraacute hacerse en eacuteste punto sino que tendremos que prolongarla a partir de aquiacute en una longitud igual al canto uacutetil del alzado maacutes la longitud neta de anclaje ( lbneta ) Una vez que se obtiene la armadura del alzado por caacutelculo se comprobaraacute que cumple las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Figura 31 Armadura tipo en el alzado
4321 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten simple
Para el caacutelculo de la armadura vertical ( As1v y As2v ) podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 26
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
27 MUROS DE CRIBA
El sistema consiste en crear una red espacial a base de piezas prefabricadas de hormigoacuten Dicha red espacial se rellena con el propio suelo
Figura 9 Muros de criba Fuente3
28 MUROS PREFABRICADOS
Existen varios sistemas de muros prefabricados que en general se corresponden con los sistemas de muros en meacutensula con contrafuertes o del tipo de tierra armada
Figura 10 Muro prefabricados
29 MUROS DE SOacuteTANO Y CONTENCIOacuteN Estos reciben las cargas verticales de las plantas superiores pudiendo existir varios soacutetanos Dependiendo de que el terreno adyacente sea o no de propiedad ajena y de la relacioacuten entre empujes y cargas verticales el cimiento va o no centrado respecto al muro
Figura 11 Muros de soacutetano y contencioacuten Fuente3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 5
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EL EMPUJE DE TIERRAS
31 Estados liacutemite
El empuje sobre el trasdoacutes de una estructura proviene del desequilibrio tensional creado al realizar la obra que separa los dos niveles de diferente cota que definen la altura del muro
Supongamos un suelo en el que no se ha realizado ninguna obra (figura 12a) considerando una liacutenea vertical AAacute un elemento diferencial de terreno situado junto a dicha liacutenea y a una profundidad z estaraacute sometido a las tensiones verticales σovrsquo y horizontales σohrsquo
- Estado inicial Supongamos que la liacutenea AAacute la sustituimos por una pantalla indefinida de espesor inapreciable pero de rigidez muy grande de forma que no se altere el estado de tensiones esta situacioacuten la denominaremos Estado inicial
- Estado activo si eliminamos el terreno situado a la izquierda de la pantalla esta se veraacute sometida a las tensiones que habiacutea antes a la derecha pero con el inconveniente de no existir terreno a la izquierda para mantener el equilibrio con lo que la pantalla tenderaacute a moverse bajo las tensiones iniciales - o empujes iniciales - por lo que el terreno de la derecha experimentaraacute una relajacioacuten Como consecuencia de esta relajacioacuten disminuiraacuten las tensiones horizontales en el terreno proacuteximo a la pantalla hasta alcanzar unos valores permanentes σHarsquo correspondientes a un estado llamado Estado activo
- Estado pasivo por el contrario si hubieacutesemos movido la pantalla hacia el terreno de la derecha las presiones sobre la liacutenea AAacute aumentariacutean debido a la reaccioacuten del terreno que se opone al movimiento Tambieacuten llegariacuteamos a un estado de tensiones permanente σHprsquo correspondiente a un Estado pasivo
Figura 12 Estados activos y pasivos idealizados Fuente 14
En la figura 13 se analiza la variacioacuten de las tensiones horizontales en un punto en funcioacuten de los movimientos que podriacutea experimentar la liacutenea AAacute Como se desprende de la misma existen dos estados liacutemite activo y pasivo que representan las tensiones que un terreno puede tener junto a un muro es decir los empujes maacuteximo y miacutenimo del terreno hacia una estructura de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 6
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Influencia de los movimientos en los empujes Fuente 14
La presioacuten del terreno sobre un muro estaacute fuertemente condicionada por la deformabilidad del muro entendiendo por tal no soacutelo la deformacioacuten que el muro experimenta como pieza de hormigoacuten sino tambieacuten la que produce en el muro la deformacioacuten del terreno de cimentacioacuten En la interaccioacuten entre el muro y el terreno sobre el que se cimienta puede ocurrir que las deformaciones sean praacutecticamente nulas dicieacutendose que la masa de suelo se encuentra en estado de reposo y se estaacute en el caso de empuje al reposo Algunos muros de gravedad y de soacutetano pueden encontrarse en ese caso En la figura 14 se muestran las acciones a considerar en un muro de contencioacuten en meacutensula
Figura 14 Acciones y reacciones en un muro de contencioacuten Fuente 7
En el caso de un muro de contencioacuten interesa conocer el empuje activo pero en el caso de una pantalla contiacutenua (figura 15) en que parte de la estructura estaacute enterrada en la zona inferior eacutesta empujaraacute al terreno por lo que se necesitaraacute conocer el empuje pasivo como liacutemite de la reaccioacuten con la que se puede contar
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 7
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 15 Estado de empujes en una pantalla flexible en voladizo Fuente 14
Si el muro se desplaza permitiendo la expansioacuten lateral del suelo se produce un fallo por corte del suelo la cuntildea de rotura avanza hacia el muro y desciende En eacuteste caso el empuje se reduce desde el valor del empuje al reposo hasta el valor del empuje activo que es el miacutenimo valor posible del empuje activo (Figura 16 a) Por el contrario si se aplican fuerzas al muro de forma que eacuteste empuje al relleno el fallo se produce mediante una cuntildea mucho maacutes amplia que experimenta un ascenso Este valor recibe el nombre de empuje pasivo y es el mayor valor que puede alcanzar el empuje (Figura 16 b)
Figura 16 Rotura del suelo para a) empuje activo y b) empuje pasivo Fuente 3
32 EMPUJE ACTIVO
En el estado actual de conocimientos se pueden calcular los empujes del terreno con razonable precisioacuten en el caso de suelo granulares Para otros tipos de suelo la precisioacuten es poco satisfactoria
Existen diversas teoriacuteas para la determinacioacuten del empuje activo entre las que destacan las debidas a Coulomb y Rankine En ambas teoriacuteas se establecen diversas hipoacutetesis simplificativas del problema que conducen a cierto grado de error pero producen valores de empuje que entran dentro de los maacutergenes de seguridad
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 8
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
321 TEORIacuteA DE COULOMB PARA SUELOS GRANULARES
La NBE-AE-88 ldquoAcciones en la edificacioacuten recomienda aplicar la teoriacutea de Coulomb (1773) para el caacutelculo de los empujes activos en terrenos sin cohesioacuten
Esta teoriacutea se basa en 5 hipoacutetesis fundamentales
a) Al desplazarse el muro bajo la accioacuten del empuje se produce un deslizamiento de una cuntildea de terreno limitada por el trasdoacutes del muro la superficie del terreno y una superficie plana que pasa por el taloacuten del muro
b) Existe rozamiento entre el terreno y el muro
c) El relleno es un material granular homogeacuteneo e isotroacutepico y el drenaje es lo suficientemente bueno como para poder despreciar las presiones intersticiales en el mismo
d) De todos los posibles planos de deslizamiento el que realmente se produce es el que conlleva un valor de empuje maacuteximo
e) La falla es un problema bidimensional
Considera una longitud unitaria de un cuerpo infinitamente largo
3211 Resolucioacuten graacutefica
En el caso de un terreno con superficie irregular la resolucioacuten graacutefica (figura 17) es la maacutes adecuada Suponiendo una liacutenea de ruptura recta tendraacute que estar en equilibrio el peso de la cuntildea de suelo (W) la reaccioacuten del muro contra el suelo (P) igual y contraria al empuje activo y la reaccioacuten del terreno sobre la cuntildea (Q) que formaraacute con la normal a la liacutenea de rotura un aacutengulo igual al de rozamiento interno del terreno ϕ
Figura 17 Meacutetodo de Coulomb para un terreno de superficie irregular Fuente 3
El meacutetodo consiste en proceder por tanteos sucesivos elegido el punto 1 como posible origen de la cuntildea de deslizamiento se calcula el peso de la cuntildea (W) y en el poliacutegono vectorial de fuerzas se enlazan los vectores P y Q correspondientes ambos de direcciones conocidas El valor de P se lleva a un origen convencional
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 9
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Repitiendo el proceso para varios puntos 1 2 3 es posible determinar el punto G correspondiente a la cuntildea de empuje maacuteximo con ello se obtiene el punto C y la posicioacuten NC de la superficie de rotura de la cuntildea correspondiente
La posicioacuten de la resultante del empuje activo sobre el muro puede obtenerse con suficiente aproximacioacuten trazando por el centro de gravedad de la cuntildea MNC una paralela a NC hasta cortar el trasdoacutes del muro
Los valores de ϕ y γ a falta de ensayos directos pueden tomarse de la tabla 1
Tabla 1 Densidades secas y aacutengulos de rozamiento interno para suelos granulares
3212 Resolucioacuten analiacutetica
Para el caso de la superficie del relleno limitada por una liacutenea recta el procedimiento analiacutetico a seguir es el siguiente
Figura 18 Meacutetodo de Coulomb para un terreno de superficie recta Fuente 11
El peso de la cuntildea del terreno viene dada por la siguiente expresioacuten
Ec 1
Si construimos el poliacutegono de fuerzas que se muestra en la figura 18 y aplicando el teorema del seno a dicho poliacutegono podremos deducir una expresioacuten del empuje (P) en funcioacuten del aacutengulo
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 10
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
que forma el plano de deslizamiento con la horizontal (θ ) y el peso de la cuntildea (W) Como el peso de la cuntildea tambieacuten es funcioacuten del aacutengulo θ podremos deducir una uacutenica expresioacuten del empuje (P) en funcioacuten de una uacutenica variable el aacutengulo θ Derivando respecto a θ e igualando a cero esta expresioacuten obtendremos el valor del aacutengulo θ que proporciona el maacuteximo empuje
Tras sustituirlo en la expresioacuten del empuje obtendremos entonces el maacuteximo empuje Para ello se procede de la siguiente forma
Aplicando el teorema del seno al triaacutengulo de fuerzas de la figura 17 se obtiene la relacioacuten
Ec2
Sustituyendo en la ecuacioacuten 2 el valor de W obtenido en la ecuacioacuten 1 se obtiene el siguiente valor para el empuje activo
Ec3
Como podemos observar en la ecuacioacuten 3 el empuje activo es funcioacuten del aacutengulo θ derivando la misma con respecto a θ e igualando a cero esta expresioacuten obtendremos el valor del aacutengulo θ que proporciona el maacuteximo empuje Una vez obtenido el valor de θ lo sustituimos en la ecuacioacuten 3 obteniendo la siguiente expresioacuten
Ec 4
La ecuacioacuten 4 se puede escribir de la siguiente forma
Ec 5
Siendo λ el coeficiente de empuje activo el cual viene dado por la siguiente expresioacuten
Ec 6
La distribucioacuten del empuje activo a lo largo del muro se obtiene derivando la ecuacioacuten 5 con respecto a H
Ec 7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 11
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Como se deduce de la ecuacioacuten 7 el empuje activo tiene una distribucioacuten triangular
encontraacutendose su punto de aplicacioacuten en el centro de gravedad de dicho triaacutengulo es decir a una
profundidad medida desde la superficie del terreno
Ec 8
Como suele ser habitual operar con las componentes horizontal y vertical del empuje y el aacutengulo
que forma eacuteste con la horizontal vale 90 - α + δ tenemos que
Ec 9
Ec 10
Siendo λH y λV los coeficientes de empuje activo horizontal y vertical respectivamente
Ec 11
Ec12
Los coeficientes de empuje activo λH y λV se pueden obtener en las tablas 2 y 3 para diferentes
valores de ϕ δ β y α
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 12
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 2 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 13
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 3 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 14
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3213 Resolucioacuten analiacutetica para el caso de una carga uniformemente repartida sobre el terreno-
Figura 19 Meacutetodo de Coulomb para un terreno con una carga uniformemente repartida Fuente 3
El peso de la cuntildea del terreno incluida la sobrecarga correspondiente viene dada por la siguiente expresioacuten
Igualando el peso (W) al de una cuntildea NMC de un relleno virtual de densidad ficticia γ 1 se obtiene la siguiente expresioacuten
Con lo cual ya podemos establecer analogiacutea con el caso anterior ya que una vez incluido el peso de la sobrecarga en el de la cuntildea el empuje ha de ser el mismo con lo cual
Donde Sustituyendo γ1 por su valor tenemos
322 Empuje activo en terrenos anegados
En los terrenos permeables anegados el empuje total seraacute la suma de los siguientes empujes parciales (fig 20)
1ordm- Empuje del terreno sumergido
2ordm- Empuje hidrostaacutetico en la zona sumergida
3ordm- Empuje del terreno situado por encima de la zona sumergida
4ordm- Empuje originado por la carga uniformemente repartida
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 15
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura20 Caacutelculo del empuje en terrenos anegados Fuente 31ordm- El empuje del terreno sumergido se calcularaacute a partir de un peso especiacutefico virtual (γ) en el cual se tiene en cuenta la disminucioacuten del empuje activo originada por el empuje ascensional del agua Dicho peso especiacutefico virtual viene dado por la siguiente foacutermula
Donde bull γ acute peso especiacutefico virtualbull γ densidad secabull n iacutendice de huecosbull γa peso especifico del agua
A falta de ensayos eacuteste se puede estimar a partir de las tablas 4 y 5
Tabla 4 Caracteriacutesticas empiacutericas de los Tabla 5 Densidades aproximadas de distintos
terrenos Fuente 9 suelos granulares Fuente 3
2ordm- Empuje hidrostaacutetico del agua en la zona sumergida se obtendraacute seguacuten la siguientes
3ordm y 4ordm- El empuje del terreno por encima de la zona sumergida y el provocado por la carga uniformemente repartida en caso de existir se calcularaacuten seguacuten las foacutermulas expuestas anteriormente para los terrenos sin nivel freaacuteticoIncluyendo eacutestos empujes parciales en la misma expresioacuten los empujes a una profundidad z quedan del siguiente modo
Si z le zo en ambas expresiones debe de hacerse zo = z
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 16
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
323 Empuje activo debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Figura 21 Caacutelculo del empuje debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Fuente 3
Se expone a continuacioacuten el meacutetodo seguido por el Civil Engineering Code of Praacutectice seguacuten el cual se determina el punto A trazando por el centro O de aplicacioacuten de la resultante de la carga repartida N la recta ON formando 40ordm con la horizontalSi el corte se produce en el trasdoacutes por debajo de la base del muro el efecto de la carga N puede ser despreciado
El empuje equivalente es
PH = λ H middotN
siendo N la resultante de la carga sobre el terreno y eacuteste se reparte en un ancho
b + x
El inconveniente de eacuteste meacutetodo es soacutelo permite calcular los esfuerzos a que estaacute sometido el muro en su arranque A eacuteste empuje debido a la carga concentrada deberaacute sumaacutersele el debido al peso del relleno contra el trasdoacutes con lo cual los valores del empuje activo vendraacuten determinados por las siguientes expresiones
324 Empuje activo en terrenos estratificados
Seguacuten la NBE-AE88 Acciones en la edificacioacuten en los terrenos constituidos por estratos de diversas caracteriacutesticas se determinaraacute el empuje total obteniendo la resultante de los empujes parciales correspondientes a cada uno de los estratos A este efecto cada uno de ellos se consideraraacute como un terreno homogeacuteneo sobre cuya superficie superior actuacutea una carga igual a la suma de los esos de los estratos superiores maacutes la que pueda existir sobre la superficie libre
33 Empuje al reposo
Este valor del empuje puede producirse cuando la deformabilidad del muro es extremadamente pequentildea El valor de λ es difiacutecil de evaluar pero en arenas suele variar entre 04 y 06 En terrenos granulares suele estimarse mediante la expresioacuten
λ = 1minus senϕUnivs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 17
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Siendo ϕ aacutengulo de rozamiento interno del terreno
En terrenos cohesivos λ alcanza valores entre 05 y 075
Un meacutetodo aproximado de uso frecuente es el que se recoge en la figura 22 Para el caso en que no haya carga sobre el relleno el diagrama triangular de presiones se sustituye por uno rectangular de valor dos tercios de la presioacuten maacutexima de empuje activo pero calculado con
λ = 1minus senϕSi existe carga sobre el terreno se opera de manera anaacuteloga
Figura 22 Caacutelculo del empuje al reposo Fuente 3
4 EL PROYECTO DE MUROS EN MEacuteNSULA
El proyecto de muros en meacutensula comprende las siguientes etapas
1ordm- Predimensionamiento
2ordm- Calculo de los empujes
3ordm- Comprobacioacuten de la estabilidad del elemento
31- Seguridad a deslizamiento
32- Seguridad a vuelco
33- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten en condiciones de servicio
34- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten bajo empuje incrementado
4ordm- Caacutelculos estructurales (armado)
41 Pre dimensionamiento
Interesa disponer de un meacutetodo de predimensionamiento que permita seleccionar las dimensiones del muro de forma que se eviten tanteos y repeticiones innecesarias en los caacutelculos
Como orientacioacuten al predimensionamiento de los muros en meacutensula a modo simplificado podriacuteamos tomar los siguientes paraacutemetros en funcioacuten de la altura total del muro
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 18
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Anchura de la zapata (aacute)
04H lt aacutelt 07H
- Canto de la zapata (h)
h = H10 ge 025m
- Espesor del fuste (a)
a = H10 ge 025m
Longitud de la puntera aacute 3
En el libro del profesor Calavera rdquoMuros de contencioacuten y muros de soacutetanordquo fuente3 existen una serie de aacutebacos que permiten abordar el predimensionamiento de muros en meacutensula de distintas tipologiacuteas de un modo maacutes exacto
42 ESTABILIDAD DEL ELEMENTO
421 SEGURIDAD A DESLIZAMIENTO
Seguacuten se puede apreciar en la figura 23 la fuerza que produce el deslizamiento es la componente horizontal del empuje activo PH
Las fuerzas que se oponen al deslizamiento son el rozamiento entre la base del muro y el terreno de cimentacioacuten y el eventual empuje pasivo Ep frente a la puntera del muro
La fuerza que se opone al deslizamiento viene dada por la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 23
bull PV Componente vertical del empuje activo
bull μ Coeficiente de rozamiento entre suelo y hormigoacuten
En general seraacute el resultado del correspondiente estudio geoteacutecnico A falta de datos maacutes precisos puede tomarse μ=tan ϕ siendo ϕ el aacutengulo de rozamiento interno del terreno base En la tabla 6 tomada de Calavera3 se indican valores del coeficiente de rozamiento para algunos tipos de suelo
bull Ep Empuje pasivo frente a la puntera del muro
Tabla 6 Coeficientes de rozamiento ( μ ) entre el suelo y el hormigoacuten Fuente 3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 19
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
El coeficiente de seguridad a deslizamiento viene dado por la siguiente expresioacuten
El valor del empuje pasivo en la puntera puede ser estimado conservadoramente mediante la foacutermula de Rankine
No se debe considerar el empuje pasivo a nivel superior de la puntera ya que eacuteste terreno ha sido excavado para la ejecucioacuten de la misma
En cuanto a los valores a adoptar para el coeficiente de seguridad a deslizamiento una posible solucioacuten es garantizar el valor Csdgt 1 suponiendo Ep = 0 en es decir no considerando el empuje pasivo en el estado de servicio y garantizar Csdgt 15 contando con Ep en estado liacutemite uacuteltimo
La profundidad de cimentacioacuten (D) no suele ser inferior a 100 m y en el caso de tener en cuenta el empuje pasivo en los caacutelculos el proyectista debe el asegurarse de que el terreno existe frente al muro en una distancia suficiente que suele estimarse en el doble de la profundidad de cimentacioacuten ( 2D ) y que esta existencia queda asegurada durante la vida del muro
Figura 23 Seguridad a deslizamiento del muro
422 SEGURIDAD A VUELCO
Como se aprecia en la figura 24 el vuelco del muro estaacute producido por el empuje horizontal
Despreciando el empuje pasivo en la puntera el coeficiente de seguridad a vuelco se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 24
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 20
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
Figura 24 Seguridad a vuelco del muro
423 TENSIONES SOBRE EL TERRENO DE CIMENTACIOacuteN
La comprobacioacuten se realiza en condiciones de servicio
Figura 25 Seguridad a hundimiento del muro
En primer lugar es preciso calcular la resultante Nc de todas las fuerzas verticales
fuerza aplicada en la base del cimiento
Nc = Nacute+PV
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 21
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
A continuacioacuten se calcula la excentricidad de la resultante (Nc) respecto al punto medio de la base del cimiento Esta excentricidad vendraacute dada por la siguiente foacutermula
donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro cargas en coronacioacuten (si hubiese) y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la
figura 25
bull Nc resultante de todas las fuerzas verticales que actuacutean sobre el cimiento
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento
bull en excentricidad de N respecto al punto medio de la base del cimiento
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la
puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
bull H altura total del muro
En funcioacuten del valor que tome en en relacioacuten a la sexta parte del ancho del cimientoaacute6 nos encontramos con dos casos
1ordm- Carga actuando con una excentricidad reducida
en le aacute6 (resultante dentro del nuacutecleo central)
En eacuteste caso la distribucioacuten de presiones bajo el terreno es una distribucioacuten trapezoidal (figura 26) y las presiones en los bordes de la zapata se obtienen mediante la ecuacioacuten
tomando la presioacuten maacutexima media y miacutenima los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 22
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 26 Distribucioacuten trapezoidal de presiones sobre el terreno
2ordm- Carga actuando con una excentricidad elevada
en gt aacute 6 (resultante fuera del nuacutecleo central)
En eacuteste caso se obtiene una distribucioacuten triangular (figura 27) pues no es posible que se produzcan tracciones bajo la zapata
En este caso la presioacuten maacutexima en el borde de la zapata vale
Figura 27 Distribucioacuten triangular de presiones sobre el terreno
Es recomendable limitar la excentricidad al valor
ya que de lo contrario la presioacuten en punta σ max crece excesivamente y a pequentildeos incrementos de la excentricidad e corresponden grandes incrementos en la presioacuten σ max
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 23
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En ambos casos 1ordm y 2ordm debe verificarse para la seguridad frente a hundimiento de la cimentacioacuten
toleraacutendose en el borde una presioacuten algo mayor que la admisible del terreno
43 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA (CAacuteLCULOS ESTRUCTURALES)
431 Deformada del muro
Para realizar un armado correcto en este tipo de elementos es fundamental tener en cuenta su deformada eacutesta nos indicaraacute las zonas traccionada y comprimidas
En las figuras 28 a 30 se muestra la armadura tipo y las zonas traccionadas y comprimidas en distintas tipologiacuteas de muros en meacutensula
Figura 28 Armadura tipo y deformada en muros con puntera y taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 24
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 29 Armadura tipo y deformada en muros con puntera Fuente7
Figura 30 Armadura tipo y deformada en muros con taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 25
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
432 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA DEL ALZADO
Para el caacutelculo de la armadura del muro se seguiraacute la EHE con sus artiacuteculos correspondientes
Se considera que funciona como una meacutensula empotrada en la zapata de canto ldquoardquo y un metro de anchura (b=1m) En caso de no poseer cargas verticales en coronacioacuten se calcularaacute como un elemento que trabaja a flexioacuten simple para ello se desprecia el peso del alzado y el posible empuje vertical del terreno
En muros de altura reducida (hasta 5 m) es normal calcular la armadura del alzado en su unioacuten con el cimiento ya que es la seccioacuten maacutes solicitada y llevarla hasta la coronacioacuten
En muros con alturas mayores es frecuente disminuir en un 50 la armadura a la altura en que esto resulte posible Para ello se tendraacute en cuenta el diagrama de momentos flectores buscando el punto en que eacutesta armadura deja de ser necesaria
Un procedimiento para calcular la altura a la que podemos reducir la armadura a la mitad consiste en calcular el Mu que es capaz de resistir la seccioacuten con la mitad de armadura vertical en la cara traccionada y a continuacioacuten buscar a que altura el muro se encuentra sometido a un momento Md igual es decir buscar la profundidad a la que Mu = Md Debe tenerse en cuenta que la reduccioacuten de la armadura no podraacute hacerse en eacuteste punto sino que tendremos que prolongarla a partir de aquiacute en una longitud igual al canto uacutetil del alzado maacutes la longitud neta de anclaje ( lbneta ) Una vez que se obtiene la armadura del alzado por caacutelculo se comprobaraacute que cumple las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Figura 31 Armadura tipo en el alzado
4321 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten simple
Para el caacutelculo de la armadura vertical ( As1v y As2v ) podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 26
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EL EMPUJE DE TIERRAS
31 Estados liacutemite
El empuje sobre el trasdoacutes de una estructura proviene del desequilibrio tensional creado al realizar la obra que separa los dos niveles de diferente cota que definen la altura del muro
Supongamos un suelo en el que no se ha realizado ninguna obra (figura 12a) considerando una liacutenea vertical AAacute un elemento diferencial de terreno situado junto a dicha liacutenea y a una profundidad z estaraacute sometido a las tensiones verticales σovrsquo y horizontales σohrsquo
- Estado inicial Supongamos que la liacutenea AAacute la sustituimos por una pantalla indefinida de espesor inapreciable pero de rigidez muy grande de forma que no se altere el estado de tensiones esta situacioacuten la denominaremos Estado inicial
- Estado activo si eliminamos el terreno situado a la izquierda de la pantalla esta se veraacute sometida a las tensiones que habiacutea antes a la derecha pero con el inconveniente de no existir terreno a la izquierda para mantener el equilibrio con lo que la pantalla tenderaacute a moverse bajo las tensiones iniciales - o empujes iniciales - por lo que el terreno de la derecha experimentaraacute una relajacioacuten Como consecuencia de esta relajacioacuten disminuiraacuten las tensiones horizontales en el terreno proacuteximo a la pantalla hasta alcanzar unos valores permanentes σHarsquo correspondientes a un estado llamado Estado activo
- Estado pasivo por el contrario si hubieacutesemos movido la pantalla hacia el terreno de la derecha las presiones sobre la liacutenea AAacute aumentariacutean debido a la reaccioacuten del terreno que se opone al movimiento Tambieacuten llegariacuteamos a un estado de tensiones permanente σHprsquo correspondiente a un Estado pasivo
Figura 12 Estados activos y pasivos idealizados Fuente 14
En la figura 13 se analiza la variacioacuten de las tensiones horizontales en un punto en funcioacuten de los movimientos que podriacutea experimentar la liacutenea AAacute Como se desprende de la misma existen dos estados liacutemite activo y pasivo que representan las tensiones que un terreno puede tener junto a un muro es decir los empujes maacuteximo y miacutenimo del terreno hacia una estructura de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 6
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Influencia de los movimientos en los empujes Fuente 14
La presioacuten del terreno sobre un muro estaacute fuertemente condicionada por la deformabilidad del muro entendiendo por tal no soacutelo la deformacioacuten que el muro experimenta como pieza de hormigoacuten sino tambieacuten la que produce en el muro la deformacioacuten del terreno de cimentacioacuten En la interaccioacuten entre el muro y el terreno sobre el que se cimienta puede ocurrir que las deformaciones sean praacutecticamente nulas dicieacutendose que la masa de suelo se encuentra en estado de reposo y se estaacute en el caso de empuje al reposo Algunos muros de gravedad y de soacutetano pueden encontrarse en ese caso En la figura 14 se muestran las acciones a considerar en un muro de contencioacuten en meacutensula
Figura 14 Acciones y reacciones en un muro de contencioacuten Fuente 7
En el caso de un muro de contencioacuten interesa conocer el empuje activo pero en el caso de una pantalla contiacutenua (figura 15) en que parte de la estructura estaacute enterrada en la zona inferior eacutesta empujaraacute al terreno por lo que se necesitaraacute conocer el empuje pasivo como liacutemite de la reaccioacuten con la que se puede contar
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 7
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 15 Estado de empujes en una pantalla flexible en voladizo Fuente 14
Si el muro se desplaza permitiendo la expansioacuten lateral del suelo se produce un fallo por corte del suelo la cuntildea de rotura avanza hacia el muro y desciende En eacuteste caso el empuje se reduce desde el valor del empuje al reposo hasta el valor del empuje activo que es el miacutenimo valor posible del empuje activo (Figura 16 a) Por el contrario si se aplican fuerzas al muro de forma que eacuteste empuje al relleno el fallo se produce mediante una cuntildea mucho maacutes amplia que experimenta un ascenso Este valor recibe el nombre de empuje pasivo y es el mayor valor que puede alcanzar el empuje (Figura 16 b)
Figura 16 Rotura del suelo para a) empuje activo y b) empuje pasivo Fuente 3
32 EMPUJE ACTIVO
En el estado actual de conocimientos se pueden calcular los empujes del terreno con razonable precisioacuten en el caso de suelo granulares Para otros tipos de suelo la precisioacuten es poco satisfactoria
Existen diversas teoriacuteas para la determinacioacuten del empuje activo entre las que destacan las debidas a Coulomb y Rankine En ambas teoriacuteas se establecen diversas hipoacutetesis simplificativas del problema que conducen a cierto grado de error pero producen valores de empuje que entran dentro de los maacutergenes de seguridad
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 8
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
321 TEORIacuteA DE COULOMB PARA SUELOS GRANULARES
La NBE-AE-88 ldquoAcciones en la edificacioacuten recomienda aplicar la teoriacutea de Coulomb (1773) para el caacutelculo de los empujes activos en terrenos sin cohesioacuten
Esta teoriacutea se basa en 5 hipoacutetesis fundamentales
a) Al desplazarse el muro bajo la accioacuten del empuje se produce un deslizamiento de una cuntildea de terreno limitada por el trasdoacutes del muro la superficie del terreno y una superficie plana que pasa por el taloacuten del muro
b) Existe rozamiento entre el terreno y el muro
c) El relleno es un material granular homogeacuteneo e isotroacutepico y el drenaje es lo suficientemente bueno como para poder despreciar las presiones intersticiales en el mismo
d) De todos los posibles planos de deslizamiento el que realmente se produce es el que conlleva un valor de empuje maacuteximo
e) La falla es un problema bidimensional
Considera una longitud unitaria de un cuerpo infinitamente largo
3211 Resolucioacuten graacutefica
En el caso de un terreno con superficie irregular la resolucioacuten graacutefica (figura 17) es la maacutes adecuada Suponiendo una liacutenea de ruptura recta tendraacute que estar en equilibrio el peso de la cuntildea de suelo (W) la reaccioacuten del muro contra el suelo (P) igual y contraria al empuje activo y la reaccioacuten del terreno sobre la cuntildea (Q) que formaraacute con la normal a la liacutenea de rotura un aacutengulo igual al de rozamiento interno del terreno ϕ
Figura 17 Meacutetodo de Coulomb para un terreno de superficie irregular Fuente 3
El meacutetodo consiste en proceder por tanteos sucesivos elegido el punto 1 como posible origen de la cuntildea de deslizamiento se calcula el peso de la cuntildea (W) y en el poliacutegono vectorial de fuerzas se enlazan los vectores P y Q correspondientes ambos de direcciones conocidas El valor de P se lleva a un origen convencional
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 9
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Repitiendo el proceso para varios puntos 1 2 3 es posible determinar el punto G correspondiente a la cuntildea de empuje maacuteximo con ello se obtiene el punto C y la posicioacuten NC de la superficie de rotura de la cuntildea correspondiente
La posicioacuten de la resultante del empuje activo sobre el muro puede obtenerse con suficiente aproximacioacuten trazando por el centro de gravedad de la cuntildea MNC una paralela a NC hasta cortar el trasdoacutes del muro
Los valores de ϕ y γ a falta de ensayos directos pueden tomarse de la tabla 1
Tabla 1 Densidades secas y aacutengulos de rozamiento interno para suelos granulares
3212 Resolucioacuten analiacutetica
Para el caso de la superficie del relleno limitada por una liacutenea recta el procedimiento analiacutetico a seguir es el siguiente
Figura 18 Meacutetodo de Coulomb para un terreno de superficie recta Fuente 11
El peso de la cuntildea del terreno viene dada por la siguiente expresioacuten
Ec 1
Si construimos el poliacutegono de fuerzas que se muestra en la figura 18 y aplicando el teorema del seno a dicho poliacutegono podremos deducir una expresioacuten del empuje (P) en funcioacuten del aacutengulo
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 10
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
que forma el plano de deslizamiento con la horizontal (θ ) y el peso de la cuntildea (W) Como el peso de la cuntildea tambieacuten es funcioacuten del aacutengulo θ podremos deducir una uacutenica expresioacuten del empuje (P) en funcioacuten de una uacutenica variable el aacutengulo θ Derivando respecto a θ e igualando a cero esta expresioacuten obtendremos el valor del aacutengulo θ que proporciona el maacuteximo empuje
Tras sustituirlo en la expresioacuten del empuje obtendremos entonces el maacuteximo empuje Para ello se procede de la siguiente forma
Aplicando el teorema del seno al triaacutengulo de fuerzas de la figura 17 se obtiene la relacioacuten
Ec2
Sustituyendo en la ecuacioacuten 2 el valor de W obtenido en la ecuacioacuten 1 se obtiene el siguiente valor para el empuje activo
Ec3
Como podemos observar en la ecuacioacuten 3 el empuje activo es funcioacuten del aacutengulo θ derivando la misma con respecto a θ e igualando a cero esta expresioacuten obtendremos el valor del aacutengulo θ que proporciona el maacuteximo empuje Una vez obtenido el valor de θ lo sustituimos en la ecuacioacuten 3 obteniendo la siguiente expresioacuten
Ec 4
La ecuacioacuten 4 se puede escribir de la siguiente forma
Ec 5
Siendo λ el coeficiente de empuje activo el cual viene dado por la siguiente expresioacuten
Ec 6
La distribucioacuten del empuje activo a lo largo del muro se obtiene derivando la ecuacioacuten 5 con respecto a H
Ec 7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 11
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Como se deduce de la ecuacioacuten 7 el empuje activo tiene una distribucioacuten triangular
encontraacutendose su punto de aplicacioacuten en el centro de gravedad de dicho triaacutengulo es decir a una
profundidad medida desde la superficie del terreno
Ec 8
Como suele ser habitual operar con las componentes horizontal y vertical del empuje y el aacutengulo
que forma eacuteste con la horizontal vale 90 - α + δ tenemos que
Ec 9
Ec 10
Siendo λH y λV los coeficientes de empuje activo horizontal y vertical respectivamente
Ec 11
Ec12
Los coeficientes de empuje activo λH y λV se pueden obtener en las tablas 2 y 3 para diferentes
valores de ϕ δ β y α
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 12
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 2 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 13
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 3 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 14
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3213 Resolucioacuten analiacutetica para el caso de una carga uniformemente repartida sobre el terreno-
Figura 19 Meacutetodo de Coulomb para un terreno con una carga uniformemente repartida Fuente 3
El peso de la cuntildea del terreno incluida la sobrecarga correspondiente viene dada por la siguiente expresioacuten
Igualando el peso (W) al de una cuntildea NMC de un relleno virtual de densidad ficticia γ 1 se obtiene la siguiente expresioacuten
Con lo cual ya podemos establecer analogiacutea con el caso anterior ya que una vez incluido el peso de la sobrecarga en el de la cuntildea el empuje ha de ser el mismo con lo cual
Donde Sustituyendo γ1 por su valor tenemos
322 Empuje activo en terrenos anegados
En los terrenos permeables anegados el empuje total seraacute la suma de los siguientes empujes parciales (fig 20)
1ordm- Empuje del terreno sumergido
2ordm- Empuje hidrostaacutetico en la zona sumergida
3ordm- Empuje del terreno situado por encima de la zona sumergida
4ordm- Empuje originado por la carga uniformemente repartida
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 15
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura20 Caacutelculo del empuje en terrenos anegados Fuente 31ordm- El empuje del terreno sumergido se calcularaacute a partir de un peso especiacutefico virtual (γ) en el cual se tiene en cuenta la disminucioacuten del empuje activo originada por el empuje ascensional del agua Dicho peso especiacutefico virtual viene dado por la siguiente foacutermula
Donde bull γ acute peso especiacutefico virtualbull γ densidad secabull n iacutendice de huecosbull γa peso especifico del agua
A falta de ensayos eacuteste se puede estimar a partir de las tablas 4 y 5
Tabla 4 Caracteriacutesticas empiacutericas de los Tabla 5 Densidades aproximadas de distintos
terrenos Fuente 9 suelos granulares Fuente 3
2ordm- Empuje hidrostaacutetico del agua en la zona sumergida se obtendraacute seguacuten la siguientes
3ordm y 4ordm- El empuje del terreno por encima de la zona sumergida y el provocado por la carga uniformemente repartida en caso de existir se calcularaacuten seguacuten las foacutermulas expuestas anteriormente para los terrenos sin nivel freaacuteticoIncluyendo eacutestos empujes parciales en la misma expresioacuten los empujes a una profundidad z quedan del siguiente modo
Si z le zo en ambas expresiones debe de hacerse zo = z
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 16
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
323 Empuje activo debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Figura 21 Caacutelculo del empuje debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Fuente 3
Se expone a continuacioacuten el meacutetodo seguido por el Civil Engineering Code of Praacutectice seguacuten el cual se determina el punto A trazando por el centro O de aplicacioacuten de la resultante de la carga repartida N la recta ON formando 40ordm con la horizontalSi el corte se produce en el trasdoacutes por debajo de la base del muro el efecto de la carga N puede ser despreciado
El empuje equivalente es
PH = λ H middotN
siendo N la resultante de la carga sobre el terreno y eacuteste se reparte en un ancho
b + x
El inconveniente de eacuteste meacutetodo es soacutelo permite calcular los esfuerzos a que estaacute sometido el muro en su arranque A eacuteste empuje debido a la carga concentrada deberaacute sumaacutersele el debido al peso del relleno contra el trasdoacutes con lo cual los valores del empuje activo vendraacuten determinados por las siguientes expresiones
324 Empuje activo en terrenos estratificados
Seguacuten la NBE-AE88 Acciones en la edificacioacuten en los terrenos constituidos por estratos de diversas caracteriacutesticas se determinaraacute el empuje total obteniendo la resultante de los empujes parciales correspondientes a cada uno de los estratos A este efecto cada uno de ellos se consideraraacute como un terreno homogeacuteneo sobre cuya superficie superior actuacutea una carga igual a la suma de los esos de los estratos superiores maacutes la que pueda existir sobre la superficie libre
33 Empuje al reposo
Este valor del empuje puede producirse cuando la deformabilidad del muro es extremadamente pequentildea El valor de λ es difiacutecil de evaluar pero en arenas suele variar entre 04 y 06 En terrenos granulares suele estimarse mediante la expresioacuten
λ = 1minus senϕUnivs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 17
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Siendo ϕ aacutengulo de rozamiento interno del terreno
En terrenos cohesivos λ alcanza valores entre 05 y 075
Un meacutetodo aproximado de uso frecuente es el que se recoge en la figura 22 Para el caso en que no haya carga sobre el relleno el diagrama triangular de presiones se sustituye por uno rectangular de valor dos tercios de la presioacuten maacutexima de empuje activo pero calculado con
λ = 1minus senϕSi existe carga sobre el terreno se opera de manera anaacuteloga
Figura 22 Caacutelculo del empuje al reposo Fuente 3
4 EL PROYECTO DE MUROS EN MEacuteNSULA
El proyecto de muros en meacutensula comprende las siguientes etapas
1ordm- Predimensionamiento
2ordm- Calculo de los empujes
3ordm- Comprobacioacuten de la estabilidad del elemento
31- Seguridad a deslizamiento
32- Seguridad a vuelco
33- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten en condiciones de servicio
34- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten bajo empuje incrementado
4ordm- Caacutelculos estructurales (armado)
41 Pre dimensionamiento
Interesa disponer de un meacutetodo de predimensionamiento que permita seleccionar las dimensiones del muro de forma que se eviten tanteos y repeticiones innecesarias en los caacutelculos
Como orientacioacuten al predimensionamiento de los muros en meacutensula a modo simplificado podriacuteamos tomar los siguientes paraacutemetros en funcioacuten de la altura total del muro
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 18
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Anchura de la zapata (aacute)
04H lt aacutelt 07H
- Canto de la zapata (h)
h = H10 ge 025m
- Espesor del fuste (a)
a = H10 ge 025m
Longitud de la puntera aacute 3
En el libro del profesor Calavera rdquoMuros de contencioacuten y muros de soacutetanordquo fuente3 existen una serie de aacutebacos que permiten abordar el predimensionamiento de muros en meacutensula de distintas tipologiacuteas de un modo maacutes exacto
42 ESTABILIDAD DEL ELEMENTO
421 SEGURIDAD A DESLIZAMIENTO
Seguacuten se puede apreciar en la figura 23 la fuerza que produce el deslizamiento es la componente horizontal del empuje activo PH
Las fuerzas que se oponen al deslizamiento son el rozamiento entre la base del muro y el terreno de cimentacioacuten y el eventual empuje pasivo Ep frente a la puntera del muro
La fuerza que se opone al deslizamiento viene dada por la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 23
bull PV Componente vertical del empuje activo
bull μ Coeficiente de rozamiento entre suelo y hormigoacuten
En general seraacute el resultado del correspondiente estudio geoteacutecnico A falta de datos maacutes precisos puede tomarse μ=tan ϕ siendo ϕ el aacutengulo de rozamiento interno del terreno base En la tabla 6 tomada de Calavera3 se indican valores del coeficiente de rozamiento para algunos tipos de suelo
bull Ep Empuje pasivo frente a la puntera del muro
Tabla 6 Coeficientes de rozamiento ( μ ) entre el suelo y el hormigoacuten Fuente 3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 19
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
El coeficiente de seguridad a deslizamiento viene dado por la siguiente expresioacuten
El valor del empuje pasivo en la puntera puede ser estimado conservadoramente mediante la foacutermula de Rankine
No se debe considerar el empuje pasivo a nivel superior de la puntera ya que eacuteste terreno ha sido excavado para la ejecucioacuten de la misma
En cuanto a los valores a adoptar para el coeficiente de seguridad a deslizamiento una posible solucioacuten es garantizar el valor Csdgt 1 suponiendo Ep = 0 en es decir no considerando el empuje pasivo en el estado de servicio y garantizar Csdgt 15 contando con Ep en estado liacutemite uacuteltimo
La profundidad de cimentacioacuten (D) no suele ser inferior a 100 m y en el caso de tener en cuenta el empuje pasivo en los caacutelculos el proyectista debe el asegurarse de que el terreno existe frente al muro en una distancia suficiente que suele estimarse en el doble de la profundidad de cimentacioacuten ( 2D ) y que esta existencia queda asegurada durante la vida del muro
Figura 23 Seguridad a deslizamiento del muro
422 SEGURIDAD A VUELCO
Como se aprecia en la figura 24 el vuelco del muro estaacute producido por el empuje horizontal
Despreciando el empuje pasivo en la puntera el coeficiente de seguridad a vuelco se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 24
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 20
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
Figura 24 Seguridad a vuelco del muro
423 TENSIONES SOBRE EL TERRENO DE CIMENTACIOacuteN
La comprobacioacuten se realiza en condiciones de servicio
Figura 25 Seguridad a hundimiento del muro
En primer lugar es preciso calcular la resultante Nc de todas las fuerzas verticales
fuerza aplicada en la base del cimiento
Nc = Nacute+PV
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 21
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
A continuacioacuten se calcula la excentricidad de la resultante (Nc) respecto al punto medio de la base del cimiento Esta excentricidad vendraacute dada por la siguiente foacutermula
donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro cargas en coronacioacuten (si hubiese) y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la
figura 25
bull Nc resultante de todas las fuerzas verticales que actuacutean sobre el cimiento
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento
bull en excentricidad de N respecto al punto medio de la base del cimiento
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la
puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
bull H altura total del muro
En funcioacuten del valor que tome en en relacioacuten a la sexta parte del ancho del cimientoaacute6 nos encontramos con dos casos
1ordm- Carga actuando con una excentricidad reducida
en le aacute6 (resultante dentro del nuacutecleo central)
En eacuteste caso la distribucioacuten de presiones bajo el terreno es una distribucioacuten trapezoidal (figura 26) y las presiones en los bordes de la zapata se obtienen mediante la ecuacioacuten
tomando la presioacuten maacutexima media y miacutenima los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 22
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 26 Distribucioacuten trapezoidal de presiones sobre el terreno
2ordm- Carga actuando con una excentricidad elevada
en gt aacute 6 (resultante fuera del nuacutecleo central)
En eacuteste caso se obtiene una distribucioacuten triangular (figura 27) pues no es posible que se produzcan tracciones bajo la zapata
En este caso la presioacuten maacutexima en el borde de la zapata vale
Figura 27 Distribucioacuten triangular de presiones sobre el terreno
Es recomendable limitar la excentricidad al valor
ya que de lo contrario la presioacuten en punta σ max crece excesivamente y a pequentildeos incrementos de la excentricidad e corresponden grandes incrementos en la presioacuten σ max
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 23
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En ambos casos 1ordm y 2ordm debe verificarse para la seguridad frente a hundimiento de la cimentacioacuten
toleraacutendose en el borde una presioacuten algo mayor que la admisible del terreno
43 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA (CAacuteLCULOS ESTRUCTURALES)
431 Deformada del muro
Para realizar un armado correcto en este tipo de elementos es fundamental tener en cuenta su deformada eacutesta nos indicaraacute las zonas traccionada y comprimidas
En las figuras 28 a 30 se muestra la armadura tipo y las zonas traccionadas y comprimidas en distintas tipologiacuteas de muros en meacutensula
Figura 28 Armadura tipo y deformada en muros con puntera y taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 24
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 29 Armadura tipo y deformada en muros con puntera Fuente7
Figura 30 Armadura tipo y deformada en muros con taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 25
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
432 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA DEL ALZADO
Para el caacutelculo de la armadura del muro se seguiraacute la EHE con sus artiacuteculos correspondientes
Se considera que funciona como una meacutensula empotrada en la zapata de canto ldquoardquo y un metro de anchura (b=1m) En caso de no poseer cargas verticales en coronacioacuten se calcularaacute como un elemento que trabaja a flexioacuten simple para ello se desprecia el peso del alzado y el posible empuje vertical del terreno
En muros de altura reducida (hasta 5 m) es normal calcular la armadura del alzado en su unioacuten con el cimiento ya que es la seccioacuten maacutes solicitada y llevarla hasta la coronacioacuten
En muros con alturas mayores es frecuente disminuir en un 50 la armadura a la altura en que esto resulte posible Para ello se tendraacute en cuenta el diagrama de momentos flectores buscando el punto en que eacutesta armadura deja de ser necesaria
Un procedimiento para calcular la altura a la que podemos reducir la armadura a la mitad consiste en calcular el Mu que es capaz de resistir la seccioacuten con la mitad de armadura vertical en la cara traccionada y a continuacioacuten buscar a que altura el muro se encuentra sometido a un momento Md igual es decir buscar la profundidad a la que Mu = Md Debe tenerse en cuenta que la reduccioacuten de la armadura no podraacute hacerse en eacuteste punto sino que tendremos que prolongarla a partir de aquiacute en una longitud igual al canto uacutetil del alzado maacutes la longitud neta de anclaje ( lbneta ) Una vez que se obtiene la armadura del alzado por caacutelculo se comprobaraacute que cumple las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Figura 31 Armadura tipo en el alzado
4321 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten simple
Para el caacutelculo de la armadura vertical ( As1v y As2v ) podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 26
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Influencia de los movimientos en los empujes Fuente 14
La presioacuten del terreno sobre un muro estaacute fuertemente condicionada por la deformabilidad del muro entendiendo por tal no soacutelo la deformacioacuten que el muro experimenta como pieza de hormigoacuten sino tambieacuten la que produce en el muro la deformacioacuten del terreno de cimentacioacuten En la interaccioacuten entre el muro y el terreno sobre el que se cimienta puede ocurrir que las deformaciones sean praacutecticamente nulas dicieacutendose que la masa de suelo se encuentra en estado de reposo y se estaacute en el caso de empuje al reposo Algunos muros de gravedad y de soacutetano pueden encontrarse en ese caso En la figura 14 se muestran las acciones a considerar en un muro de contencioacuten en meacutensula
Figura 14 Acciones y reacciones en un muro de contencioacuten Fuente 7
En el caso de un muro de contencioacuten interesa conocer el empuje activo pero en el caso de una pantalla contiacutenua (figura 15) en que parte de la estructura estaacute enterrada en la zona inferior eacutesta empujaraacute al terreno por lo que se necesitaraacute conocer el empuje pasivo como liacutemite de la reaccioacuten con la que se puede contar
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 7
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 15 Estado de empujes en una pantalla flexible en voladizo Fuente 14
Si el muro se desplaza permitiendo la expansioacuten lateral del suelo se produce un fallo por corte del suelo la cuntildea de rotura avanza hacia el muro y desciende En eacuteste caso el empuje se reduce desde el valor del empuje al reposo hasta el valor del empuje activo que es el miacutenimo valor posible del empuje activo (Figura 16 a) Por el contrario si se aplican fuerzas al muro de forma que eacuteste empuje al relleno el fallo se produce mediante una cuntildea mucho maacutes amplia que experimenta un ascenso Este valor recibe el nombre de empuje pasivo y es el mayor valor que puede alcanzar el empuje (Figura 16 b)
Figura 16 Rotura del suelo para a) empuje activo y b) empuje pasivo Fuente 3
32 EMPUJE ACTIVO
En el estado actual de conocimientos se pueden calcular los empujes del terreno con razonable precisioacuten en el caso de suelo granulares Para otros tipos de suelo la precisioacuten es poco satisfactoria
Existen diversas teoriacuteas para la determinacioacuten del empuje activo entre las que destacan las debidas a Coulomb y Rankine En ambas teoriacuteas se establecen diversas hipoacutetesis simplificativas del problema que conducen a cierto grado de error pero producen valores de empuje que entran dentro de los maacutergenes de seguridad
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 8
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
321 TEORIacuteA DE COULOMB PARA SUELOS GRANULARES
La NBE-AE-88 ldquoAcciones en la edificacioacuten recomienda aplicar la teoriacutea de Coulomb (1773) para el caacutelculo de los empujes activos en terrenos sin cohesioacuten
Esta teoriacutea se basa en 5 hipoacutetesis fundamentales
a) Al desplazarse el muro bajo la accioacuten del empuje se produce un deslizamiento de una cuntildea de terreno limitada por el trasdoacutes del muro la superficie del terreno y una superficie plana que pasa por el taloacuten del muro
b) Existe rozamiento entre el terreno y el muro
c) El relleno es un material granular homogeacuteneo e isotroacutepico y el drenaje es lo suficientemente bueno como para poder despreciar las presiones intersticiales en el mismo
d) De todos los posibles planos de deslizamiento el que realmente se produce es el que conlleva un valor de empuje maacuteximo
e) La falla es un problema bidimensional
Considera una longitud unitaria de un cuerpo infinitamente largo
3211 Resolucioacuten graacutefica
En el caso de un terreno con superficie irregular la resolucioacuten graacutefica (figura 17) es la maacutes adecuada Suponiendo una liacutenea de ruptura recta tendraacute que estar en equilibrio el peso de la cuntildea de suelo (W) la reaccioacuten del muro contra el suelo (P) igual y contraria al empuje activo y la reaccioacuten del terreno sobre la cuntildea (Q) que formaraacute con la normal a la liacutenea de rotura un aacutengulo igual al de rozamiento interno del terreno ϕ
Figura 17 Meacutetodo de Coulomb para un terreno de superficie irregular Fuente 3
El meacutetodo consiste en proceder por tanteos sucesivos elegido el punto 1 como posible origen de la cuntildea de deslizamiento se calcula el peso de la cuntildea (W) y en el poliacutegono vectorial de fuerzas se enlazan los vectores P y Q correspondientes ambos de direcciones conocidas El valor de P se lleva a un origen convencional
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 9
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Repitiendo el proceso para varios puntos 1 2 3 es posible determinar el punto G correspondiente a la cuntildea de empuje maacuteximo con ello se obtiene el punto C y la posicioacuten NC de la superficie de rotura de la cuntildea correspondiente
La posicioacuten de la resultante del empuje activo sobre el muro puede obtenerse con suficiente aproximacioacuten trazando por el centro de gravedad de la cuntildea MNC una paralela a NC hasta cortar el trasdoacutes del muro
Los valores de ϕ y γ a falta de ensayos directos pueden tomarse de la tabla 1
Tabla 1 Densidades secas y aacutengulos de rozamiento interno para suelos granulares
3212 Resolucioacuten analiacutetica
Para el caso de la superficie del relleno limitada por una liacutenea recta el procedimiento analiacutetico a seguir es el siguiente
Figura 18 Meacutetodo de Coulomb para un terreno de superficie recta Fuente 11
El peso de la cuntildea del terreno viene dada por la siguiente expresioacuten
Ec 1
Si construimos el poliacutegono de fuerzas que se muestra en la figura 18 y aplicando el teorema del seno a dicho poliacutegono podremos deducir una expresioacuten del empuje (P) en funcioacuten del aacutengulo
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 10
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
que forma el plano de deslizamiento con la horizontal (θ ) y el peso de la cuntildea (W) Como el peso de la cuntildea tambieacuten es funcioacuten del aacutengulo θ podremos deducir una uacutenica expresioacuten del empuje (P) en funcioacuten de una uacutenica variable el aacutengulo θ Derivando respecto a θ e igualando a cero esta expresioacuten obtendremos el valor del aacutengulo θ que proporciona el maacuteximo empuje
Tras sustituirlo en la expresioacuten del empuje obtendremos entonces el maacuteximo empuje Para ello se procede de la siguiente forma
Aplicando el teorema del seno al triaacutengulo de fuerzas de la figura 17 se obtiene la relacioacuten
Ec2
Sustituyendo en la ecuacioacuten 2 el valor de W obtenido en la ecuacioacuten 1 se obtiene el siguiente valor para el empuje activo
Ec3
Como podemos observar en la ecuacioacuten 3 el empuje activo es funcioacuten del aacutengulo θ derivando la misma con respecto a θ e igualando a cero esta expresioacuten obtendremos el valor del aacutengulo θ que proporciona el maacuteximo empuje Una vez obtenido el valor de θ lo sustituimos en la ecuacioacuten 3 obteniendo la siguiente expresioacuten
Ec 4
La ecuacioacuten 4 se puede escribir de la siguiente forma
Ec 5
Siendo λ el coeficiente de empuje activo el cual viene dado por la siguiente expresioacuten
Ec 6
La distribucioacuten del empuje activo a lo largo del muro se obtiene derivando la ecuacioacuten 5 con respecto a H
Ec 7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 11
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Como se deduce de la ecuacioacuten 7 el empuje activo tiene una distribucioacuten triangular
encontraacutendose su punto de aplicacioacuten en el centro de gravedad de dicho triaacutengulo es decir a una
profundidad medida desde la superficie del terreno
Ec 8
Como suele ser habitual operar con las componentes horizontal y vertical del empuje y el aacutengulo
que forma eacuteste con la horizontal vale 90 - α + δ tenemos que
Ec 9
Ec 10
Siendo λH y λV los coeficientes de empuje activo horizontal y vertical respectivamente
Ec 11
Ec12
Los coeficientes de empuje activo λH y λV se pueden obtener en las tablas 2 y 3 para diferentes
valores de ϕ δ β y α
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 12
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 2 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 13
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 3 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 14
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3213 Resolucioacuten analiacutetica para el caso de una carga uniformemente repartida sobre el terreno-
Figura 19 Meacutetodo de Coulomb para un terreno con una carga uniformemente repartida Fuente 3
El peso de la cuntildea del terreno incluida la sobrecarga correspondiente viene dada por la siguiente expresioacuten
Igualando el peso (W) al de una cuntildea NMC de un relleno virtual de densidad ficticia γ 1 se obtiene la siguiente expresioacuten
Con lo cual ya podemos establecer analogiacutea con el caso anterior ya que una vez incluido el peso de la sobrecarga en el de la cuntildea el empuje ha de ser el mismo con lo cual
Donde Sustituyendo γ1 por su valor tenemos
322 Empuje activo en terrenos anegados
En los terrenos permeables anegados el empuje total seraacute la suma de los siguientes empujes parciales (fig 20)
1ordm- Empuje del terreno sumergido
2ordm- Empuje hidrostaacutetico en la zona sumergida
3ordm- Empuje del terreno situado por encima de la zona sumergida
4ordm- Empuje originado por la carga uniformemente repartida
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 15
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura20 Caacutelculo del empuje en terrenos anegados Fuente 31ordm- El empuje del terreno sumergido se calcularaacute a partir de un peso especiacutefico virtual (γ) en el cual se tiene en cuenta la disminucioacuten del empuje activo originada por el empuje ascensional del agua Dicho peso especiacutefico virtual viene dado por la siguiente foacutermula
Donde bull γ acute peso especiacutefico virtualbull γ densidad secabull n iacutendice de huecosbull γa peso especifico del agua
A falta de ensayos eacuteste se puede estimar a partir de las tablas 4 y 5
Tabla 4 Caracteriacutesticas empiacutericas de los Tabla 5 Densidades aproximadas de distintos
terrenos Fuente 9 suelos granulares Fuente 3
2ordm- Empuje hidrostaacutetico del agua en la zona sumergida se obtendraacute seguacuten la siguientes
3ordm y 4ordm- El empuje del terreno por encima de la zona sumergida y el provocado por la carga uniformemente repartida en caso de existir se calcularaacuten seguacuten las foacutermulas expuestas anteriormente para los terrenos sin nivel freaacuteticoIncluyendo eacutestos empujes parciales en la misma expresioacuten los empujes a una profundidad z quedan del siguiente modo
Si z le zo en ambas expresiones debe de hacerse zo = z
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 16
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
323 Empuje activo debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Figura 21 Caacutelculo del empuje debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Fuente 3
Se expone a continuacioacuten el meacutetodo seguido por el Civil Engineering Code of Praacutectice seguacuten el cual se determina el punto A trazando por el centro O de aplicacioacuten de la resultante de la carga repartida N la recta ON formando 40ordm con la horizontalSi el corte se produce en el trasdoacutes por debajo de la base del muro el efecto de la carga N puede ser despreciado
El empuje equivalente es
PH = λ H middotN
siendo N la resultante de la carga sobre el terreno y eacuteste se reparte en un ancho
b + x
El inconveniente de eacuteste meacutetodo es soacutelo permite calcular los esfuerzos a que estaacute sometido el muro en su arranque A eacuteste empuje debido a la carga concentrada deberaacute sumaacutersele el debido al peso del relleno contra el trasdoacutes con lo cual los valores del empuje activo vendraacuten determinados por las siguientes expresiones
324 Empuje activo en terrenos estratificados
Seguacuten la NBE-AE88 Acciones en la edificacioacuten en los terrenos constituidos por estratos de diversas caracteriacutesticas se determinaraacute el empuje total obteniendo la resultante de los empujes parciales correspondientes a cada uno de los estratos A este efecto cada uno de ellos se consideraraacute como un terreno homogeacuteneo sobre cuya superficie superior actuacutea una carga igual a la suma de los esos de los estratos superiores maacutes la que pueda existir sobre la superficie libre
33 Empuje al reposo
Este valor del empuje puede producirse cuando la deformabilidad del muro es extremadamente pequentildea El valor de λ es difiacutecil de evaluar pero en arenas suele variar entre 04 y 06 En terrenos granulares suele estimarse mediante la expresioacuten
λ = 1minus senϕUnivs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 17
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Siendo ϕ aacutengulo de rozamiento interno del terreno
En terrenos cohesivos λ alcanza valores entre 05 y 075
Un meacutetodo aproximado de uso frecuente es el que se recoge en la figura 22 Para el caso en que no haya carga sobre el relleno el diagrama triangular de presiones se sustituye por uno rectangular de valor dos tercios de la presioacuten maacutexima de empuje activo pero calculado con
λ = 1minus senϕSi existe carga sobre el terreno se opera de manera anaacuteloga
Figura 22 Caacutelculo del empuje al reposo Fuente 3
4 EL PROYECTO DE MUROS EN MEacuteNSULA
El proyecto de muros en meacutensula comprende las siguientes etapas
1ordm- Predimensionamiento
2ordm- Calculo de los empujes
3ordm- Comprobacioacuten de la estabilidad del elemento
31- Seguridad a deslizamiento
32- Seguridad a vuelco
33- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten en condiciones de servicio
34- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten bajo empuje incrementado
4ordm- Caacutelculos estructurales (armado)
41 Pre dimensionamiento
Interesa disponer de un meacutetodo de predimensionamiento que permita seleccionar las dimensiones del muro de forma que se eviten tanteos y repeticiones innecesarias en los caacutelculos
Como orientacioacuten al predimensionamiento de los muros en meacutensula a modo simplificado podriacuteamos tomar los siguientes paraacutemetros en funcioacuten de la altura total del muro
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 18
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Anchura de la zapata (aacute)
04H lt aacutelt 07H
- Canto de la zapata (h)
h = H10 ge 025m
- Espesor del fuste (a)
a = H10 ge 025m
Longitud de la puntera aacute 3
En el libro del profesor Calavera rdquoMuros de contencioacuten y muros de soacutetanordquo fuente3 existen una serie de aacutebacos que permiten abordar el predimensionamiento de muros en meacutensula de distintas tipologiacuteas de un modo maacutes exacto
42 ESTABILIDAD DEL ELEMENTO
421 SEGURIDAD A DESLIZAMIENTO
Seguacuten se puede apreciar en la figura 23 la fuerza que produce el deslizamiento es la componente horizontal del empuje activo PH
Las fuerzas que se oponen al deslizamiento son el rozamiento entre la base del muro y el terreno de cimentacioacuten y el eventual empuje pasivo Ep frente a la puntera del muro
La fuerza que se opone al deslizamiento viene dada por la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 23
bull PV Componente vertical del empuje activo
bull μ Coeficiente de rozamiento entre suelo y hormigoacuten
En general seraacute el resultado del correspondiente estudio geoteacutecnico A falta de datos maacutes precisos puede tomarse μ=tan ϕ siendo ϕ el aacutengulo de rozamiento interno del terreno base En la tabla 6 tomada de Calavera3 se indican valores del coeficiente de rozamiento para algunos tipos de suelo
bull Ep Empuje pasivo frente a la puntera del muro
Tabla 6 Coeficientes de rozamiento ( μ ) entre el suelo y el hormigoacuten Fuente 3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 19
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
El coeficiente de seguridad a deslizamiento viene dado por la siguiente expresioacuten
El valor del empuje pasivo en la puntera puede ser estimado conservadoramente mediante la foacutermula de Rankine
No se debe considerar el empuje pasivo a nivel superior de la puntera ya que eacuteste terreno ha sido excavado para la ejecucioacuten de la misma
En cuanto a los valores a adoptar para el coeficiente de seguridad a deslizamiento una posible solucioacuten es garantizar el valor Csdgt 1 suponiendo Ep = 0 en es decir no considerando el empuje pasivo en el estado de servicio y garantizar Csdgt 15 contando con Ep en estado liacutemite uacuteltimo
La profundidad de cimentacioacuten (D) no suele ser inferior a 100 m y en el caso de tener en cuenta el empuje pasivo en los caacutelculos el proyectista debe el asegurarse de que el terreno existe frente al muro en una distancia suficiente que suele estimarse en el doble de la profundidad de cimentacioacuten ( 2D ) y que esta existencia queda asegurada durante la vida del muro
Figura 23 Seguridad a deslizamiento del muro
422 SEGURIDAD A VUELCO
Como se aprecia en la figura 24 el vuelco del muro estaacute producido por el empuje horizontal
Despreciando el empuje pasivo en la puntera el coeficiente de seguridad a vuelco se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 24
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 20
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
Figura 24 Seguridad a vuelco del muro
423 TENSIONES SOBRE EL TERRENO DE CIMENTACIOacuteN
La comprobacioacuten se realiza en condiciones de servicio
Figura 25 Seguridad a hundimiento del muro
En primer lugar es preciso calcular la resultante Nc de todas las fuerzas verticales
fuerza aplicada en la base del cimiento
Nc = Nacute+PV
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 21
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
A continuacioacuten se calcula la excentricidad de la resultante (Nc) respecto al punto medio de la base del cimiento Esta excentricidad vendraacute dada por la siguiente foacutermula
donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro cargas en coronacioacuten (si hubiese) y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la
figura 25
bull Nc resultante de todas las fuerzas verticales que actuacutean sobre el cimiento
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento
bull en excentricidad de N respecto al punto medio de la base del cimiento
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la
puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
bull H altura total del muro
En funcioacuten del valor que tome en en relacioacuten a la sexta parte del ancho del cimientoaacute6 nos encontramos con dos casos
1ordm- Carga actuando con una excentricidad reducida
en le aacute6 (resultante dentro del nuacutecleo central)
En eacuteste caso la distribucioacuten de presiones bajo el terreno es una distribucioacuten trapezoidal (figura 26) y las presiones en los bordes de la zapata se obtienen mediante la ecuacioacuten
tomando la presioacuten maacutexima media y miacutenima los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 22
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 26 Distribucioacuten trapezoidal de presiones sobre el terreno
2ordm- Carga actuando con una excentricidad elevada
en gt aacute 6 (resultante fuera del nuacutecleo central)
En eacuteste caso se obtiene una distribucioacuten triangular (figura 27) pues no es posible que se produzcan tracciones bajo la zapata
En este caso la presioacuten maacutexima en el borde de la zapata vale
Figura 27 Distribucioacuten triangular de presiones sobre el terreno
Es recomendable limitar la excentricidad al valor
ya que de lo contrario la presioacuten en punta σ max crece excesivamente y a pequentildeos incrementos de la excentricidad e corresponden grandes incrementos en la presioacuten σ max
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 23
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En ambos casos 1ordm y 2ordm debe verificarse para la seguridad frente a hundimiento de la cimentacioacuten
toleraacutendose en el borde una presioacuten algo mayor que la admisible del terreno
43 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA (CAacuteLCULOS ESTRUCTURALES)
431 Deformada del muro
Para realizar un armado correcto en este tipo de elementos es fundamental tener en cuenta su deformada eacutesta nos indicaraacute las zonas traccionada y comprimidas
En las figuras 28 a 30 se muestra la armadura tipo y las zonas traccionadas y comprimidas en distintas tipologiacuteas de muros en meacutensula
Figura 28 Armadura tipo y deformada en muros con puntera y taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 24
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 29 Armadura tipo y deformada en muros con puntera Fuente7
Figura 30 Armadura tipo y deformada en muros con taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 25
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
432 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA DEL ALZADO
Para el caacutelculo de la armadura del muro se seguiraacute la EHE con sus artiacuteculos correspondientes
Se considera que funciona como una meacutensula empotrada en la zapata de canto ldquoardquo y un metro de anchura (b=1m) En caso de no poseer cargas verticales en coronacioacuten se calcularaacute como un elemento que trabaja a flexioacuten simple para ello se desprecia el peso del alzado y el posible empuje vertical del terreno
En muros de altura reducida (hasta 5 m) es normal calcular la armadura del alzado en su unioacuten con el cimiento ya que es la seccioacuten maacutes solicitada y llevarla hasta la coronacioacuten
En muros con alturas mayores es frecuente disminuir en un 50 la armadura a la altura en que esto resulte posible Para ello se tendraacute en cuenta el diagrama de momentos flectores buscando el punto en que eacutesta armadura deja de ser necesaria
Un procedimiento para calcular la altura a la que podemos reducir la armadura a la mitad consiste en calcular el Mu que es capaz de resistir la seccioacuten con la mitad de armadura vertical en la cara traccionada y a continuacioacuten buscar a que altura el muro se encuentra sometido a un momento Md igual es decir buscar la profundidad a la que Mu = Md Debe tenerse en cuenta que la reduccioacuten de la armadura no podraacute hacerse en eacuteste punto sino que tendremos que prolongarla a partir de aquiacute en una longitud igual al canto uacutetil del alzado maacutes la longitud neta de anclaje ( lbneta ) Una vez que se obtiene la armadura del alzado por caacutelculo se comprobaraacute que cumple las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Figura 31 Armadura tipo en el alzado
4321 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten simple
Para el caacutelculo de la armadura vertical ( As1v y As2v ) podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 26
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 15 Estado de empujes en una pantalla flexible en voladizo Fuente 14
Si el muro se desplaza permitiendo la expansioacuten lateral del suelo se produce un fallo por corte del suelo la cuntildea de rotura avanza hacia el muro y desciende En eacuteste caso el empuje se reduce desde el valor del empuje al reposo hasta el valor del empuje activo que es el miacutenimo valor posible del empuje activo (Figura 16 a) Por el contrario si se aplican fuerzas al muro de forma que eacuteste empuje al relleno el fallo se produce mediante una cuntildea mucho maacutes amplia que experimenta un ascenso Este valor recibe el nombre de empuje pasivo y es el mayor valor que puede alcanzar el empuje (Figura 16 b)
Figura 16 Rotura del suelo para a) empuje activo y b) empuje pasivo Fuente 3
32 EMPUJE ACTIVO
En el estado actual de conocimientos se pueden calcular los empujes del terreno con razonable precisioacuten en el caso de suelo granulares Para otros tipos de suelo la precisioacuten es poco satisfactoria
Existen diversas teoriacuteas para la determinacioacuten del empuje activo entre las que destacan las debidas a Coulomb y Rankine En ambas teoriacuteas se establecen diversas hipoacutetesis simplificativas del problema que conducen a cierto grado de error pero producen valores de empuje que entran dentro de los maacutergenes de seguridad
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 8
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
321 TEORIacuteA DE COULOMB PARA SUELOS GRANULARES
La NBE-AE-88 ldquoAcciones en la edificacioacuten recomienda aplicar la teoriacutea de Coulomb (1773) para el caacutelculo de los empujes activos en terrenos sin cohesioacuten
Esta teoriacutea se basa en 5 hipoacutetesis fundamentales
a) Al desplazarse el muro bajo la accioacuten del empuje se produce un deslizamiento de una cuntildea de terreno limitada por el trasdoacutes del muro la superficie del terreno y una superficie plana que pasa por el taloacuten del muro
b) Existe rozamiento entre el terreno y el muro
c) El relleno es un material granular homogeacuteneo e isotroacutepico y el drenaje es lo suficientemente bueno como para poder despreciar las presiones intersticiales en el mismo
d) De todos los posibles planos de deslizamiento el que realmente se produce es el que conlleva un valor de empuje maacuteximo
e) La falla es un problema bidimensional
Considera una longitud unitaria de un cuerpo infinitamente largo
3211 Resolucioacuten graacutefica
En el caso de un terreno con superficie irregular la resolucioacuten graacutefica (figura 17) es la maacutes adecuada Suponiendo una liacutenea de ruptura recta tendraacute que estar en equilibrio el peso de la cuntildea de suelo (W) la reaccioacuten del muro contra el suelo (P) igual y contraria al empuje activo y la reaccioacuten del terreno sobre la cuntildea (Q) que formaraacute con la normal a la liacutenea de rotura un aacutengulo igual al de rozamiento interno del terreno ϕ
Figura 17 Meacutetodo de Coulomb para un terreno de superficie irregular Fuente 3
El meacutetodo consiste en proceder por tanteos sucesivos elegido el punto 1 como posible origen de la cuntildea de deslizamiento se calcula el peso de la cuntildea (W) y en el poliacutegono vectorial de fuerzas se enlazan los vectores P y Q correspondientes ambos de direcciones conocidas El valor de P se lleva a un origen convencional
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 9
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Repitiendo el proceso para varios puntos 1 2 3 es posible determinar el punto G correspondiente a la cuntildea de empuje maacuteximo con ello se obtiene el punto C y la posicioacuten NC de la superficie de rotura de la cuntildea correspondiente
La posicioacuten de la resultante del empuje activo sobre el muro puede obtenerse con suficiente aproximacioacuten trazando por el centro de gravedad de la cuntildea MNC una paralela a NC hasta cortar el trasdoacutes del muro
Los valores de ϕ y γ a falta de ensayos directos pueden tomarse de la tabla 1
Tabla 1 Densidades secas y aacutengulos de rozamiento interno para suelos granulares
3212 Resolucioacuten analiacutetica
Para el caso de la superficie del relleno limitada por una liacutenea recta el procedimiento analiacutetico a seguir es el siguiente
Figura 18 Meacutetodo de Coulomb para un terreno de superficie recta Fuente 11
El peso de la cuntildea del terreno viene dada por la siguiente expresioacuten
Ec 1
Si construimos el poliacutegono de fuerzas que se muestra en la figura 18 y aplicando el teorema del seno a dicho poliacutegono podremos deducir una expresioacuten del empuje (P) en funcioacuten del aacutengulo
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 10
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
que forma el plano de deslizamiento con la horizontal (θ ) y el peso de la cuntildea (W) Como el peso de la cuntildea tambieacuten es funcioacuten del aacutengulo θ podremos deducir una uacutenica expresioacuten del empuje (P) en funcioacuten de una uacutenica variable el aacutengulo θ Derivando respecto a θ e igualando a cero esta expresioacuten obtendremos el valor del aacutengulo θ que proporciona el maacuteximo empuje
Tras sustituirlo en la expresioacuten del empuje obtendremos entonces el maacuteximo empuje Para ello se procede de la siguiente forma
Aplicando el teorema del seno al triaacutengulo de fuerzas de la figura 17 se obtiene la relacioacuten
Ec2
Sustituyendo en la ecuacioacuten 2 el valor de W obtenido en la ecuacioacuten 1 se obtiene el siguiente valor para el empuje activo
Ec3
Como podemos observar en la ecuacioacuten 3 el empuje activo es funcioacuten del aacutengulo θ derivando la misma con respecto a θ e igualando a cero esta expresioacuten obtendremos el valor del aacutengulo θ que proporciona el maacuteximo empuje Una vez obtenido el valor de θ lo sustituimos en la ecuacioacuten 3 obteniendo la siguiente expresioacuten
Ec 4
La ecuacioacuten 4 se puede escribir de la siguiente forma
Ec 5
Siendo λ el coeficiente de empuje activo el cual viene dado por la siguiente expresioacuten
Ec 6
La distribucioacuten del empuje activo a lo largo del muro se obtiene derivando la ecuacioacuten 5 con respecto a H
Ec 7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 11
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Como se deduce de la ecuacioacuten 7 el empuje activo tiene una distribucioacuten triangular
encontraacutendose su punto de aplicacioacuten en el centro de gravedad de dicho triaacutengulo es decir a una
profundidad medida desde la superficie del terreno
Ec 8
Como suele ser habitual operar con las componentes horizontal y vertical del empuje y el aacutengulo
que forma eacuteste con la horizontal vale 90 - α + δ tenemos que
Ec 9
Ec 10
Siendo λH y λV los coeficientes de empuje activo horizontal y vertical respectivamente
Ec 11
Ec12
Los coeficientes de empuje activo λH y λV se pueden obtener en las tablas 2 y 3 para diferentes
valores de ϕ δ β y α
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 12
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 2 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 13
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 3 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 14
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3213 Resolucioacuten analiacutetica para el caso de una carga uniformemente repartida sobre el terreno-
Figura 19 Meacutetodo de Coulomb para un terreno con una carga uniformemente repartida Fuente 3
El peso de la cuntildea del terreno incluida la sobrecarga correspondiente viene dada por la siguiente expresioacuten
Igualando el peso (W) al de una cuntildea NMC de un relleno virtual de densidad ficticia γ 1 se obtiene la siguiente expresioacuten
Con lo cual ya podemos establecer analogiacutea con el caso anterior ya que una vez incluido el peso de la sobrecarga en el de la cuntildea el empuje ha de ser el mismo con lo cual
Donde Sustituyendo γ1 por su valor tenemos
322 Empuje activo en terrenos anegados
En los terrenos permeables anegados el empuje total seraacute la suma de los siguientes empujes parciales (fig 20)
1ordm- Empuje del terreno sumergido
2ordm- Empuje hidrostaacutetico en la zona sumergida
3ordm- Empuje del terreno situado por encima de la zona sumergida
4ordm- Empuje originado por la carga uniformemente repartida
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 15
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura20 Caacutelculo del empuje en terrenos anegados Fuente 31ordm- El empuje del terreno sumergido se calcularaacute a partir de un peso especiacutefico virtual (γ) en el cual se tiene en cuenta la disminucioacuten del empuje activo originada por el empuje ascensional del agua Dicho peso especiacutefico virtual viene dado por la siguiente foacutermula
Donde bull γ acute peso especiacutefico virtualbull γ densidad secabull n iacutendice de huecosbull γa peso especifico del agua
A falta de ensayos eacuteste se puede estimar a partir de las tablas 4 y 5
Tabla 4 Caracteriacutesticas empiacutericas de los Tabla 5 Densidades aproximadas de distintos
terrenos Fuente 9 suelos granulares Fuente 3
2ordm- Empuje hidrostaacutetico del agua en la zona sumergida se obtendraacute seguacuten la siguientes
3ordm y 4ordm- El empuje del terreno por encima de la zona sumergida y el provocado por la carga uniformemente repartida en caso de existir se calcularaacuten seguacuten las foacutermulas expuestas anteriormente para los terrenos sin nivel freaacuteticoIncluyendo eacutestos empujes parciales en la misma expresioacuten los empujes a una profundidad z quedan del siguiente modo
Si z le zo en ambas expresiones debe de hacerse zo = z
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 16
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
323 Empuje activo debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Figura 21 Caacutelculo del empuje debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Fuente 3
Se expone a continuacioacuten el meacutetodo seguido por el Civil Engineering Code of Praacutectice seguacuten el cual se determina el punto A trazando por el centro O de aplicacioacuten de la resultante de la carga repartida N la recta ON formando 40ordm con la horizontalSi el corte se produce en el trasdoacutes por debajo de la base del muro el efecto de la carga N puede ser despreciado
El empuje equivalente es
PH = λ H middotN
siendo N la resultante de la carga sobre el terreno y eacuteste se reparte en un ancho
b + x
El inconveniente de eacuteste meacutetodo es soacutelo permite calcular los esfuerzos a que estaacute sometido el muro en su arranque A eacuteste empuje debido a la carga concentrada deberaacute sumaacutersele el debido al peso del relleno contra el trasdoacutes con lo cual los valores del empuje activo vendraacuten determinados por las siguientes expresiones
324 Empuje activo en terrenos estratificados
Seguacuten la NBE-AE88 Acciones en la edificacioacuten en los terrenos constituidos por estratos de diversas caracteriacutesticas se determinaraacute el empuje total obteniendo la resultante de los empujes parciales correspondientes a cada uno de los estratos A este efecto cada uno de ellos se consideraraacute como un terreno homogeacuteneo sobre cuya superficie superior actuacutea una carga igual a la suma de los esos de los estratos superiores maacutes la que pueda existir sobre la superficie libre
33 Empuje al reposo
Este valor del empuje puede producirse cuando la deformabilidad del muro es extremadamente pequentildea El valor de λ es difiacutecil de evaluar pero en arenas suele variar entre 04 y 06 En terrenos granulares suele estimarse mediante la expresioacuten
λ = 1minus senϕUnivs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 17
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Siendo ϕ aacutengulo de rozamiento interno del terreno
En terrenos cohesivos λ alcanza valores entre 05 y 075
Un meacutetodo aproximado de uso frecuente es el que se recoge en la figura 22 Para el caso en que no haya carga sobre el relleno el diagrama triangular de presiones se sustituye por uno rectangular de valor dos tercios de la presioacuten maacutexima de empuje activo pero calculado con
λ = 1minus senϕSi existe carga sobre el terreno se opera de manera anaacuteloga
Figura 22 Caacutelculo del empuje al reposo Fuente 3
4 EL PROYECTO DE MUROS EN MEacuteNSULA
El proyecto de muros en meacutensula comprende las siguientes etapas
1ordm- Predimensionamiento
2ordm- Calculo de los empujes
3ordm- Comprobacioacuten de la estabilidad del elemento
31- Seguridad a deslizamiento
32- Seguridad a vuelco
33- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten en condiciones de servicio
34- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten bajo empuje incrementado
4ordm- Caacutelculos estructurales (armado)
41 Pre dimensionamiento
Interesa disponer de un meacutetodo de predimensionamiento que permita seleccionar las dimensiones del muro de forma que se eviten tanteos y repeticiones innecesarias en los caacutelculos
Como orientacioacuten al predimensionamiento de los muros en meacutensula a modo simplificado podriacuteamos tomar los siguientes paraacutemetros en funcioacuten de la altura total del muro
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 18
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Anchura de la zapata (aacute)
04H lt aacutelt 07H
- Canto de la zapata (h)
h = H10 ge 025m
- Espesor del fuste (a)
a = H10 ge 025m
Longitud de la puntera aacute 3
En el libro del profesor Calavera rdquoMuros de contencioacuten y muros de soacutetanordquo fuente3 existen una serie de aacutebacos que permiten abordar el predimensionamiento de muros en meacutensula de distintas tipologiacuteas de un modo maacutes exacto
42 ESTABILIDAD DEL ELEMENTO
421 SEGURIDAD A DESLIZAMIENTO
Seguacuten se puede apreciar en la figura 23 la fuerza que produce el deslizamiento es la componente horizontal del empuje activo PH
Las fuerzas que se oponen al deslizamiento son el rozamiento entre la base del muro y el terreno de cimentacioacuten y el eventual empuje pasivo Ep frente a la puntera del muro
La fuerza que se opone al deslizamiento viene dada por la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 23
bull PV Componente vertical del empuje activo
bull μ Coeficiente de rozamiento entre suelo y hormigoacuten
En general seraacute el resultado del correspondiente estudio geoteacutecnico A falta de datos maacutes precisos puede tomarse μ=tan ϕ siendo ϕ el aacutengulo de rozamiento interno del terreno base En la tabla 6 tomada de Calavera3 se indican valores del coeficiente de rozamiento para algunos tipos de suelo
bull Ep Empuje pasivo frente a la puntera del muro
Tabla 6 Coeficientes de rozamiento ( μ ) entre el suelo y el hormigoacuten Fuente 3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 19
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
El coeficiente de seguridad a deslizamiento viene dado por la siguiente expresioacuten
El valor del empuje pasivo en la puntera puede ser estimado conservadoramente mediante la foacutermula de Rankine
No se debe considerar el empuje pasivo a nivel superior de la puntera ya que eacuteste terreno ha sido excavado para la ejecucioacuten de la misma
En cuanto a los valores a adoptar para el coeficiente de seguridad a deslizamiento una posible solucioacuten es garantizar el valor Csdgt 1 suponiendo Ep = 0 en es decir no considerando el empuje pasivo en el estado de servicio y garantizar Csdgt 15 contando con Ep en estado liacutemite uacuteltimo
La profundidad de cimentacioacuten (D) no suele ser inferior a 100 m y en el caso de tener en cuenta el empuje pasivo en los caacutelculos el proyectista debe el asegurarse de que el terreno existe frente al muro en una distancia suficiente que suele estimarse en el doble de la profundidad de cimentacioacuten ( 2D ) y que esta existencia queda asegurada durante la vida del muro
Figura 23 Seguridad a deslizamiento del muro
422 SEGURIDAD A VUELCO
Como se aprecia en la figura 24 el vuelco del muro estaacute producido por el empuje horizontal
Despreciando el empuje pasivo en la puntera el coeficiente de seguridad a vuelco se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 24
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 20
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
Figura 24 Seguridad a vuelco del muro
423 TENSIONES SOBRE EL TERRENO DE CIMENTACIOacuteN
La comprobacioacuten se realiza en condiciones de servicio
Figura 25 Seguridad a hundimiento del muro
En primer lugar es preciso calcular la resultante Nc de todas las fuerzas verticales
fuerza aplicada en la base del cimiento
Nc = Nacute+PV
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 21
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
A continuacioacuten se calcula la excentricidad de la resultante (Nc) respecto al punto medio de la base del cimiento Esta excentricidad vendraacute dada por la siguiente foacutermula
donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro cargas en coronacioacuten (si hubiese) y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la
figura 25
bull Nc resultante de todas las fuerzas verticales que actuacutean sobre el cimiento
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento
bull en excentricidad de N respecto al punto medio de la base del cimiento
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la
puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
bull H altura total del muro
En funcioacuten del valor que tome en en relacioacuten a la sexta parte del ancho del cimientoaacute6 nos encontramos con dos casos
1ordm- Carga actuando con una excentricidad reducida
en le aacute6 (resultante dentro del nuacutecleo central)
En eacuteste caso la distribucioacuten de presiones bajo el terreno es una distribucioacuten trapezoidal (figura 26) y las presiones en los bordes de la zapata se obtienen mediante la ecuacioacuten
tomando la presioacuten maacutexima media y miacutenima los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 22
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 26 Distribucioacuten trapezoidal de presiones sobre el terreno
2ordm- Carga actuando con una excentricidad elevada
en gt aacute 6 (resultante fuera del nuacutecleo central)
En eacuteste caso se obtiene una distribucioacuten triangular (figura 27) pues no es posible que se produzcan tracciones bajo la zapata
En este caso la presioacuten maacutexima en el borde de la zapata vale
Figura 27 Distribucioacuten triangular de presiones sobre el terreno
Es recomendable limitar la excentricidad al valor
ya que de lo contrario la presioacuten en punta σ max crece excesivamente y a pequentildeos incrementos de la excentricidad e corresponden grandes incrementos en la presioacuten σ max
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 23
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En ambos casos 1ordm y 2ordm debe verificarse para la seguridad frente a hundimiento de la cimentacioacuten
toleraacutendose en el borde una presioacuten algo mayor que la admisible del terreno
43 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA (CAacuteLCULOS ESTRUCTURALES)
431 Deformada del muro
Para realizar un armado correcto en este tipo de elementos es fundamental tener en cuenta su deformada eacutesta nos indicaraacute las zonas traccionada y comprimidas
En las figuras 28 a 30 se muestra la armadura tipo y las zonas traccionadas y comprimidas en distintas tipologiacuteas de muros en meacutensula
Figura 28 Armadura tipo y deformada en muros con puntera y taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 24
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 29 Armadura tipo y deformada en muros con puntera Fuente7
Figura 30 Armadura tipo y deformada en muros con taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 25
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
432 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA DEL ALZADO
Para el caacutelculo de la armadura del muro se seguiraacute la EHE con sus artiacuteculos correspondientes
Se considera que funciona como una meacutensula empotrada en la zapata de canto ldquoardquo y un metro de anchura (b=1m) En caso de no poseer cargas verticales en coronacioacuten se calcularaacute como un elemento que trabaja a flexioacuten simple para ello se desprecia el peso del alzado y el posible empuje vertical del terreno
En muros de altura reducida (hasta 5 m) es normal calcular la armadura del alzado en su unioacuten con el cimiento ya que es la seccioacuten maacutes solicitada y llevarla hasta la coronacioacuten
En muros con alturas mayores es frecuente disminuir en un 50 la armadura a la altura en que esto resulte posible Para ello se tendraacute en cuenta el diagrama de momentos flectores buscando el punto en que eacutesta armadura deja de ser necesaria
Un procedimiento para calcular la altura a la que podemos reducir la armadura a la mitad consiste en calcular el Mu que es capaz de resistir la seccioacuten con la mitad de armadura vertical en la cara traccionada y a continuacioacuten buscar a que altura el muro se encuentra sometido a un momento Md igual es decir buscar la profundidad a la que Mu = Md Debe tenerse en cuenta que la reduccioacuten de la armadura no podraacute hacerse en eacuteste punto sino que tendremos que prolongarla a partir de aquiacute en una longitud igual al canto uacutetil del alzado maacutes la longitud neta de anclaje ( lbneta ) Una vez que se obtiene la armadura del alzado por caacutelculo se comprobaraacute que cumple las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Figura 31 Armadura tipo en el alzado
4321 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten simple
Para el caacutelculo de la armadura vertical ( As1v y As2v ) podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 26
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
321 TEORIacuteA DE COULOMB PARA SUELOS GRANULARES
La NBE-AE-88 ldquoAcciones en la edificacioacuten recomienda aplicar la teoriacutea de Coulomb (1773) para el caacutelculo de los empujes activos en terrenos sin cohesioacuten
Esta teoriacutea se basa en 5 hipoacutetesis fundamentales
a) Al desplazarse el muro bajo la accioacuten del empuje se produce un deslizamiento de una cuntildea de terreno limitada por el trasdoacutes del muro la superficie del terreno y una superficie plana que pasa por el taloacuten del muro
b) Existe rozamiento entre el terreno y el muro
c) El relleno es un material granular homogeacuteneo e isotroacutepico y el drenaje es lo suficientemente bueno como para poder despreciar las presiones intersticiales en el mismo
d) De todos los posibles planos de deslizamiento el que realmente se produce es el que conlleva un valor de empuje maacuteximo
e) La falla es un problema bidimensional
Considera una longitud unitaria de un cuerpo infinitamente largo
3211 Resolucioacuten graacutefica
En el caso de un terreno con superficie irregular la resolucioacuten graacutefica (figura 17) es la maacutes adecuada Suponiendo una liacutenea de ruptura recta tendraacute que estar en equilibrio el peso de la cuntildea de suelo (W) la reaccioacuten del muro contra el suelo (P) igual y contraria al empuje activo y la reaccioacuten del terreno sobre la cuntildea (Q) que formaraacute con la normal a la liacutenea de rotura un aacutengulo igual al de rozamiento interno del terreno ϕ
Figura 17 Meacutetodo de Coulomb para un terreno de superficie irregular Fuente 3
El meacutetodo consiste en proceder por tanteos sucesivos elegido el punto 1 como posible origen de la cuntildea de deslizamiento se calcula el peso de la cuntildea (W) y en el poliacutegono vectorial de fuerzas se enlazan los vectores P y Q correspondientes ambos de direcciones conocidas El valor de P se lleva a un origen convencional
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 9
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Repitiendo el proceso para varios puntos 1 2 3 es posible determinar el punto G correspondiente a la cuntildea de empuje maacuteximo con ello se obtiene el punto C y la posicioacuten NC de la superficie de rotura de la cuntildea correspondiente
La posicioacuten de la resultante del empuje activo sobre el muro puede obtenerse con suficiente aproximacioacuten trazando por el centro de gravedad de la cuntildea MNC una paralela a NC hasta cortar el trasdoacutes del muro
Los valores de ϕ y γ a falta de ensayos directos pueden tomarse de la tabla 1
Tabla 1 Densidades secas y aacutengulos de rozamiento interno para suelos granulares
3212 Resolucioacuten analiacutetica
Para el caso de la superficie del relleno limitada por una liacutenea recta el procedimiento analiacutetico a seguir es el siguiente
Figura 18 Meacutetodo de Coulomb para un terreno de superficie recta Fuente 11
El peso de la cuntildea del terreno viene dada por la siguiente expresioacuten
Ec 1
Si construimos el poliacutegono de fuerzas que se muestra en la figura 18 y aplicando el teorema del seno a dicho poliacutegono podremos deducir una expresioacuten del empuje (P) en funcioacuten del aacutengulo
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 10
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
que forma el plano de deslizamiento con la horizontal (θ ) y el peso de la cuntildea (W) Como el peso de la cuntildea tambieacuten es funcioacuten del aacutengulo θ podremos deducir una uacutenica expresioacuten del empuje (P) en funcioacuten de una uacutenica variable el aacutengulo θ Derivando respecto a θ e igualando a cero esta expresioacuten obtendremos el valor del aacutengulo θ que proporciona el maacuteximo empuje
Tras sustituirlo en la expresioacuten del empuje obtendremos entonces el maacuteximo empuje Para ello se procede de la siguiente forma
Aplicando el teorema del seno al triaacutengulo de fuerzas de la figura 17 se obtiene la relacioacuten
Ec2
Sustituyendo en la ecuacioacuten 2 el valor de W obtenido en la ecuacioacuten 1 se obtiene el siguiente valor para el empuje activo
Ec3
Como podemos observar en la ecuacioacuten 3 el empuje activo es funcioacuten del aacutengulo θ derivando la misma con respecto a θ e igualando a cero esta expresioacuten obtendremos el valor del aacutengulo θ que proporciona el maacuteximo empuje Una vez obtenido el valor de θ lo sustituimos en la ecuacioacuten 3 obteniendo la siguiente expresioacuten
Ec 4
La ecuacioacuten 4 se puede escribir de la siguiente forma
Ec 5
Siendo λ el coeficiente de empuje activo el cual viene dado por la siguiente expresioacuten
Ec 6
La distribucioacuten del empuje activo a lo largo del muro se obtiene derivando la ecuacioacuten 5 con respecto a H
Ec 7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 11
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Como se deduce de la ecuacioacuten 7 el empuje activo tiene una distribucioacuten triangular
encontraacutendose su punto de aplicacioacuten en el centro de gravedad de dicho triaacutengulo es decir a una
profundidad medida desde la superficie del terreno
Ec 8
Como suele ser habitual operar con las componentes horizontal y vertical del empuje y el aacutengulo
que forma eacuteste con la horizontal vale 90 - α + δ tenemos que
Ec 9
Ec 10
Siendo λH y λV los coeficientes de empuje activo horizontal y vertical respectivamente
Ec 11
Ec12
Los coeficientes de empuje activo λH y λV se pueden obtener en las tablas 2 y 3 para diferentes
valores de ϕ δ β y α
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 12
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 2 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 13
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 3 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 14
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3213 Resolucioacuten analiacutetica para el caso de una carga uniformemente repartida sobre el terreno-
Figura 19 Meacutetodo de Coulomb para un terreno con una carga uniformemente repartida Fuente 3
El peso de la cuntildea del terreno incluida la sobrecarga correspondiente viene dada por la siguiente expresioacuten
Igualando el peso (W) al de una cuntildea NMC de un relleno virtual de densidad ficticia γ 1 se obtiene la siguiente expresioacuten
Con lo cual ya podemos establecer analogiacutea con el caso anterior ya que una vez incluido el peso de la sobrecarga en el de la cuntildea el empuje ha de ser el mismo con lo cual
Donde Sustituyendo γ1 por su valor tenemos
322 Empuje activo en terrenos anegados
En los terrenos permeables anegados el empuje total seraacute la suma de los siguientes empujes parciales (fig 20)
1ordm- Empuje del terreno sumergido
2ordm- Empuje hidrostaacutetico en la zona sumergida
3ordm- Empuje del terreno situado por encima de la zona sumergida
4ordm- Empuje originado por la carga uniformemente repartida
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 15
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura20 Caacutelculo del empuje en terrenos anegados Fuente 31ordm- El empuje del terreno sumergido se calcularaacute a partir de un peso especiacutefico virtual (γ) en el cual se tiene en cuenta la disminucioacuten del empuje activo originada por el empuje ascensional del agua Dicho peso especiacutefico virtual viene dado por la siguiente foacutermula
Donde bull γ acute peso especiacutefico virtualbull γ densidad secabull n iacutendice de huecosbull γa peso especifico del agua
A falta de ensayos eacuteste se puede estimar a partir de las tablas 4 y 5
Tabla 4 Caracteriacutesticas empiacutericas de los Tabla 5 Densidades aproximadas de distintos
terrenos Fuente 9 suelos granulares Fuente 3
2ordm- Empuje hidrostaacutetico del agua en la zona sumergida se obtendraacute seguacuten la siguientes
3ordm y 4ordm- El empuje del terreno por encima de la zona sumergida y el provocado por la carga uniformemente repartida en caso de existir se calcularaacuten seguacuten las foacutermulas expuestas anteriormente para los terrenos sin nivel freaacuteticoIncluyendo eacutestos empujes parciales en la misma expresioacuten los empujes a una profundidad z quedan del siguiente modo
Si z le zo en ambas expresiones debe de hacerse zo = z
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 16
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
323 Empuje activo debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Figura 21 Caacutelculo del empuje debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Fuente 3
Se expone a continuacioacuten el meacutetodo seguido por el Civil Engineering Code of Praacutectice seguacuten el cual se determina el punto A trazando por el centro O de aplicacioacuten de la resultante de la carga repartida N la recta ON formando 40ordm con la horizontalSi el corte se produce en el trasdoacutes por debajo de la base del muro el efecto de la carga N puede ser despreciado
El empuje equivalente es
PH = λ H middotN
siendo N la resultante de la carga sobre el terreno y eacuteste se reparte en un ancho
b + x
El inconveniente de eacuteste meacutetodo es soacutelo permite calcular los esfuerzos a que estaacute sometido el muro en su arranque A eacuteste empuje debido a la carga concentrada deberaacute sumaacutersele el debido al peso del relleno contra el trasdoacutes con lo cual los valores del empuje activo vendraacuten determinados por las siguientes expresiones
324 Empuje activo en terrenos estratificados
Seguacuten la NBE-AE88 Acciones en la edificacioacuten en los terrenos constituidos por estratos de diversas caracteriacutesticas se determinaraacute el empuje total obteniendo la resultante de los empujes parciales correspondientes a cada uno de los estratos A este efecto cada uno de ellos se consideraraacute como un terreno homogeacuteneo sobre cuya superficie superior actuacutea una carga igual a la suma de los esos de los estratos superiores maacutes la que pueda existir sobre la superficie libre
33 Empuje al reposo
Este valor del empuje puede producirse cuando la deformabilidad del muro es extremadamente pequentildea El valor de λ es difiacutecil de evaluar pero en arenas suele variar entre 04 y 06 En terrenos granulares suele estimarse mediante la expresioacuten
λ = 1minus senϕUnivs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 17
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Siendo ϕ aacutengulo de rozamiento interno del terreno
En terrenos cohesivos λ alcanza valores entre 05 y 075
Un meacutetodo aproximado de uso frecuente es el que se recoge en la figura 22 Para el caso en que no haya carga sobre el relleno el diagrama triangular de presiones se sustituye por uno rectangular de valor dos tercios de la presioacuten maacutexima de empuje activo pero calculado con
λ = 1minus senϕSi existe carga sobre el terreno se opera de manera anaacuteloga
Figura 22 Caacutelculo del empuje al reposo Fuente 3
4 EL PROYECTO DE MUROS EN MEacuteNSULA
El proyecto de muros en meacutensula comprende las siguientes etapas
1ordm- Predimensionamiento
2ordm- Calculo de los empujes
3ordm- Comprobacioacuten de la estabilidad del elemento
31- Seguridad a deslizamiento
32- Seguridad a vuelco
33- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten en condiciones de servicio
34- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten bajo empuje incrementado
4ordm- Caacutelculos estructurales (armado)
41 Pre dimensionamiento
Interesa disponer de un meacutetodo de predimensionamiento que permita seleccionar las dimensiones del muro de forma que se eviten tanteos y repeticiones innecesarias en los caacutelculos
Como orientacioacuten al predimensionamiento de los muros en meacutensula a modo simplificado podriacuteamos tomar los siguientes paraacutemetros en funcioacuten de la altura total del muro
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 18
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Anchura de la zapata (aacute)
04H lt aacutelt 07H
- Canto de la zapata (h)
h = H10 ge 025m
- Espesor del fuste (a)
a = H10 ge 025m
Longitud de la puntera aacute 3
En el libro del profesor Calavera rdquoMuros de contencioacuten y muros de soacutetanordquo fuente3 existen una serie de aacutebacos que permiten abordar el predimensionamiento de muros en meacutensula de distintas tipologiacuteas de un modo maacutes exacto
42 ESTABILIDAD DEL ELEMENTO
421 SEGURIDAD A DESLIZAMIENTO
Seguacuten se puede apreciar en la figura 23 la fuerza que produce el deslizamiento es la componente horizontal del empuje activo PH
Las fuerzas que se oponen al deslizamiento son el rozamiento entre la base del muro y el terreno de cimentacioacuten y el eventual empuje pasivo Ep frente a la puntera del muro
La fuerza que se opone al deslizamiento viene dada por la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 23
bull PV Componente vertical del empuje activo
bull μ Coeficiente de rozamiento entre suelo y hormigoacuten
En general seraacute el resultado del correspondiente estudio geoteacutecnico A falta de datos maacutes precisos puede tomarse μ=tan ϕ siendo ϕ el aacutengulo de rozamiento interno del terreno base En la tabla 6 tomada de Calavera3 se indican valores del coeficiente de rozamiento para algunos tipos de suelo
bull Ep Empuje pasivo frente a la puntera del muro
Tabla 6 Coeficientes de rozamiento ( μ ) entre el suelo y el hormigoacuten Fuente 3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 19
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
El coeficiente de seguridad a deslizamiento viene dado por la siguiente expresioacuten
El valor del empuje pasivo en la puntera puede ser estimado conservadoramente mediante la foacutermula de Rankine
No se debe considerar el empuje pasivo a nivel superior de la puntera ya que eacuteste terreno ha sido excavado para la ejecucioacuten de la misma
En cuanto a los valores a adoptar para el coeficiente de seguridad a deslizamiento una posible solucioacuten es garantizar el valor Csdgt 1 suponiendo Ep = 0 en es decir no considerando el empuje pasivo en el estado de servicio y garantizar Csdgt 15 contando con Ep en estado liacutemite uacuteltimo
La profundidad de cimentacioacuten (D) no suele ser inferior a 100 m y en el caso de tener en cuenta el empuje pasivo en los caacutelculos el proyectista debe el asegurarse de que el terreno existe frente al muro en una distancia suficiente que suele estimarse en el doble de la profundidad de cimentacioacuten ( 2D ) y que esta existencia queda asegurada durante la vida del muro
Figura 23 Seguridad a deslizamiento del muro
422 SEGURIDAD A VUELCO
Como se aprecia en la figura 24 el vuelco del muro estaacute producido por el empuje horizontal
Despreciando el empuje pasivo en la puntera el coeficiente de seguridad a vuelco se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 24
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 20
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
Figura 24 Seguridad a vuelco del muro
423 TENSIONES SOBRE EL TERRENO DE CIMENTACIOacuteN
La comprobacioacuten se realiza en condiciones de servicio
Figura 25 Seguridad a hundimiento del muro
En primer lugar es preciso calcular la resultante Nc de todas las fuerzas verticales
fuerza aplicada en la base del cimiento
Nc = Nacute+PV
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 21
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
A continuacioacuten se calcula la excentricidad de la resultante (Nc) respecto al punto medio de la base del cimiento Esta excentricidad vendraacute dada por la siguiente foacutermula
donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro cargas en coronacioacuten (si hubiese) y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la
figura 25
bull Nc resultante de todas las fuerzas verticales que actuacutean sobre el cimiento
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento
bull en excentricidad de N respecto al punto medio de la base del cimiento
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la
puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
bull H altura total del muro
En funcioacuten del valor que tome en en relacioacuten a la sexta parte del ancho del cimientoaacute6 nos encontramos con dos casos
1ordm- Carga actuando con una excentricidad reducida
en le aacute6 (resultante dentro del nuacutecleo central)
En eacuteste caso la distribucioacuten de presiones bajo el terreno es una distribucioacuten trapezoidal (figura 26) y las presiones en los bordes de la zapata se obtienen mediante la ecuacioacuten
tomando la presioacuten maacutexima media y miacutenima los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 22
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 26 Distribucioacuten trapezoidal de presiones sobre el terreno
2ordm- Carga actuando con una excentricidad elevada
en gt aacute 6 (resultante fuera del nuacutecleo central)
En eacuteste caso se obtiene una distribucioacuten triangular (figura 27) pues no es posible que se produzcan tracciones bajo la zapata
En este caso la presioacuten maacutexima en el borde de la zapata vale
Figura 27 Distribucioacuten triangular de presiones sobre el terreno
Es recomendable limitar la excentricidad al valor
ya que de lo contrario la presioacuten en punta σ max crece excesivamente y a pequentildeos incrementos de la excentricidad e corresponden grandes incrementos en la presioacuten σ max
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 23
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En ambos casos 1ordm y 2ordm debe verificarse para la seguridad frente a hundimiento de la cimentacioacuten
toleraacutendose en el borde una presioacuten algo mayor que la admisible del terreno
43 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA (CAacuteLCULOS ESTRUCTURALES)
431 Deformada del muro
Para realizar un armado correcto en este tipo de elementos es fundamental tener en cuenta su deformada eacutesta nos indicaraacute las zonas traccionada y comprimidas
En las figuras 28 a 30 se muestra la armadura tipo y las zonas traccionadas y comprimidas en distintas tipologiacuteas de muros en meacutensula
Figura 28 Armadura tipo y deformada en muros con puntera y taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 24
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 29 Armadura tipo y deformada en muros con puntera Fuente7
Figura 30 Armadura tipo y deformada en muros con taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 25
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
432 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA DEL ALZADO
Para el caacutelculo de la armadura del muro se seguiraacute la EHE con sus artiacuteculos correspondientes
Se considera que funciona como una meacutensula empotrada en la zapata de canto ldquoardquo y un metro de anchura (b=1m) En caso de no poseer cargas verticales en coronacioacuten se calcularaacute como un elemento que trabaja a flexioacuten simple para ello se desprecia el peso del alzado y el posible empuje vertical del terreno
En muros de altura reducida (hasta 5 m) es normal calcular la armadura del alzado en su unioacuten con el cimiento ya que es la seccioacuten maacutes solicitada y llevarla hasta la coronacioacuten
En muros con alturas mayores es frecuente disminuir en un 50 la armadura a la altura en que esto resulte posible Para ello se tendraacute en cuenta el diagrama de momentos flectores buscando el punto en que eacutesta armadura deja de ser necesaria
Un procedimiento para calcular la altura a la que podemos reducir la armadura a la mitad consiste en calcular el Mu que es capaz de resistir la seccioacuten con la mitad de armadura vertical en la cara traccionada y a continuacioacuten buscar a que altura el muro se encuentra sometido a un momento Md igual es decir buscar la profundidad a la que Mu = Md Debe tenerse en cuenta que la reduccioacuten de la armadura no podraacute hacerse en eacuteste punto sino que tendremos que prolongarla a partir de aquiacute en una longitud igual al canto uacutetil del alzado maacutes la longitud neta de anclaje ( lbneta ) Una vez que se obtiene la armadura del alzado por caacutelculo se comprobaraacute que cumple las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Figura 31 Armadura tipo en el alzado
4321 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten simple
Para el caacutelculo de la armadura vertical ( As1v y As2v ) podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 26
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Repitiendo el proceso para varios puntos 1 2 3 es posible determinar el punto G correspondiente a la cuntildea de empuje maacuteximo con ello se obtiene el punto C y la posicioacuten NC de la superficie de rotura de la cuntildea correspondiente
La posicioacuten de la resultante del empuje activo sobre el muro puede obtenerse con suficiente aproximacioacuten trazando por el centro de gravedad de la cuntildea MNC una paralela a NC hasta cortar el trasdoacutes del muro
Los valores de ϕ y γ a falta de ensayos directos pueden tomarse de la tabla 1
Tabla 1 Densidades secas y aacutengulos de rozamiento interno para suelos granulares
3212 Resolucioacuten analiacutetica
Para el caso de la superficie del relleno limitada por una liacutenea recta el procedimiento analiacutetico a seguir es el siguiente
Figura 18 Meacutetodo de Coulomb para un terreno de superficie recta Fuente 11
El peso de la cuntildea del terreno viene dada por la siguiente expresioacuten
Ec 1
Si construimos el poliacutegono de fuerzas que se muestra en la figura 18 y aplicando el teorema del seno a dicho poliacutegono podremos deducir una expresioacuten del empuje (P) en funcioacuten del aacutengulo
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 10
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
que forma el plano de deslizamiento con la horizontal (θ ) y el peso de la cuntildea (W) Como el peso de la cuntildea tambieacuten es funcioacuten del aacutengulo θ podremos deducir una uacutenica expresioacuten del empuje (P) en funcioacuten de una uacutenica variable el aacutengulo θ Derivando respecto a θ e igualando a cero esta expresioacuten obtendremos el valor del aacutengulo θ que proporciona el maacuteximo empuje
Tras sustituirlo en la expresioacuten del empuje obtendremos entonces el maacuteximo empuje Para ello se procede de la siguiente forma
Aplicando el teorema del seno al triaacutengulo de fuerzas de la figura 17 se obtiene la relacioacuten
Ec2
Sustituyendo en la ecuacioacuten 2 el valor de W obtenido en la ecuacioacuten 1 se obtiene el siguiente valor para el empuje activo
Ec3
Como podemos observar en la ecuacioacuten 3 el empuje activo es funcioacuten del aacutengulo θ derivando la misma con respecto a θ e igualando a cero esta expresioacuten obtendremos el valor del aacutengulo θ que proporciona el maacuteximo empuje Una vez obtenido el valor de θ lo sustituimos en la ecuacioacuten 3 obteniendo la siguiente expresioacuten
Ec 4
La ecuacioacuten 4 se puede escribir de la siguiente forma
Ec 5
Siendo λ el coeficiente de empuje activo el cual viene dado por la siguiente expresioacuten
Ec 6
La distribucioacuten del empuje activo a lo largo del muro se obtiene derivando la ecuacioacuten 5 con respecto a H
Ec 7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 11
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Como se deduce de la ecuacioacuten 7 el empuje activo tiene una distribucioacuten triangular
encontraacutendose su punto de aplicacioacuten en el centro de gravedad de dicho triaacutengulo es decir a una
profundidad medida desde la superficie del terreno
Ec 8
Como suele ser habitual operar con las componentes horizontal y vertical del empuje y el aacutengulo
que forma eacuteste con la horizontal vale 90 - α + δ tenemos que
Ec 9
Ec 10
Siendo λH y λV los coeficientes de empuje activo horizontal y vertical respectivamente
Ec 11
Ec12
Los coeficientes de empuje activo λH y λV se pueden obtener en las tablas 2 y 3 para diferentes
valores de ϕ δ β y α
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 12
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 2 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 13
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 3 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 14
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3213 Resolucioacuten analiacutetica para el caso de una carga uniformemente repartida sobre el terreno-
Figura 19 Meacutetodo de Coulomb para un terreno con una carga uniformemente repartida Fuente 3
El peso de la cuntildea del terreno incluida la sobrecarga correspondiente viene dada por la siguiente expresioacuten
Igualando el peso (W) al de una cuntildea NMC de un relleno virtual de densidad ficticia γ 1 se obtiene la siguiente expresioacuten
Con lo cual ya podemos establecer analogiacutea con el caso anterior ya que una vez incluido el peso de la sobrecarga en el de la cuntildea el empuje ha de ser el mismo con lo cual
Donde Sustituyendo γ1 por su valor tenemos
322 Empuje activo en terrenos anegados
En los terrenos permeables anegados el empuje total seraacute la suma de los siguientes empujes parciales (fig 20)
1ordm- Empuje del terreno sumergido
2ordm- Empuje hidrostaacutetico en la zona sumergida
3ordm- Empuje del terreno situado por encima de la zona sumergida
4ordm- Empuje originado por la carga uniformemente repartida
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 15
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura20 Caacutelculo del empuje en terrenos anegados Fuente 31ordm- El empuje del terreno sumergido se calcularaacute a partir de un peso especiacutefico virtual (γ) en el cual se tiene en cuenta la disminucioacuten del empuje activo originada por el empuje ascensional del agua Dicho peso especiacutefico virtual viene dado por la siguiente foacutermula
Donde bull γ acute peso especiacutefico virtualbull γ densidad secabull n iacutendice de huecosbull γa peso especifico del agua
A falta de ensayos eacuteste se puede estimar a partir de las tablas 4 y 5
Tabla 4 Caracteriacutesticas empiacutericas de los Tabla 5 Densidades aproximadas de distintos
terrenos Fuente 9 suelos granulares Fuente 3
2ordm- Empuje hidrostaacutetico del agua en la zona sumergida se obtendraacute seguacuten la siguientes
3ordm y 4ordm- El empuje del terreno por encima de la zona sumergida y el provocado por la carga uniformemente repartida en caso de existir se calcularaacuten seguacuten las foacutermulas expuestas anteriormente para los terrenos sin nivel freaacuteticoIncluyendo eacutestos empujes parciales en la misma expresioacuten los empujes a una profundidad z quedan del siguiente modo
Si z le zo en ambas expresiones debe de hacerse zo = z
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 16
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
323 Empuje activo debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Figura 21 Caacutelculo del empuje debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Fuente 3
Se expone a continuacioacuten el meacutetodo seguido por el Civil Engineering Code of Praacutectice seguacuten el cual se determina el punto A trazando por el centro O de aplicacioacuten de la resultante de la carga repartida N la recta ON formando 40ordm con la horizontalSi el corte se produce en el trasdoacutes por debajo de la base del muro el efecto de la carga N puede ser despreciado
El empuje equivalente es
PH = λ H middotN
siendo N la resultante de la carga sobre el terreno y eacuteste se reparte en un ancho
b + x
El inconveniente de eacuteste meacutetodo es soacutelo permite calcular los esfuerzos a que estaacute sometido el muro en su arranque A eacuteste empuje debido a la carga concentrada deberaacute sumaacutersele el debido al peso del relleno contra el trasdoacutes con lo cual los valores del empuje activo vendraacuten determinados por las siguientes expresiones
324 Empuje activo en terrenos estratificados
Seguacuten la NBE-AE88 Acciones en la edificacioacuten en los terrenos constituidos por estratos de diversas caracteriacutesticas se determinaraacute el empuje total obteniendo la resultante de los empujes parciales correspondientes a cada uno de los estratos A este efecto cada uno de ellos se consideraraacute como un terreno homogeacuteneo sobre cuya superficie superior actuacutea una carga igual a la suma de los esos de los estratos superiores maacutes la que pueda existir sobre la superficie libre
33 Empuje al reposo
Este valor del empuje puede producirse cuando la deformabilidad del muro es extremadamente pequentildea El valor de λ es difiacutecil de evaluar pero en arenas suele variar entre 04 y 06 En terrenos granulares suele estimarse mediante la expresioacuten
λ = 1minus senϕUnivs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 17
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Siendo ϕ aacutengulo de rozamiento interno del terreno
En terrenos cohesivos λ alcanza valores entre 05 y 075
Un meacutetodo aproximado de uso frecuente es el que se recoge en la figura 22 Para el caso en que no haya carga sobre el relleno el diagrama triangular de presiones se sustituye por uno rectangular de valor dos tercios de la presioacuten maacutexima de empuje activo pero calculado con
λ = 1minus senϕSi existe carga sobre el terreno se opera de manera anaacuteloga
Figura 22 Caacutelculo del empuje al reposo Fuente 3
4 EL PROYECTO DE MUROS EN MEacuteNSULA
El proyecto de muros en meacutensula comprende las siguientes etapas
1ordm- Predimensionamiento
2ordm- Calculo de los empujes
3ordm- Comprobacioacuten de la estabilidad del elemento
31- Seguridad a deslizamiento
32- Seguridad a vuelco
33- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten en condiciones de servicio
34- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten bajo empuje incrementado
4ordm- Caacutelculos estructurales (armado)
41 Pre dimensionamiento
Interesa disponer de un meacutetodo de predimensionamiento que permita seleccionar las dimensiones del muro de forma que se eviten tanteos y repeticiones innecesarias en los caacutelculos
Como orientacioacuten al predimensionamiento de los muros en meacutensula a modo simplificado podriacuteamos tomar los siguientes paraacutemetros en funcioacuten de la altura total del muro
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 18
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Anchura de la zapata (aacute)
04H lt aacutelt 07H
- Canto de la zapata (h)
h = H10 ge 025m
- Espesor del fuste (a)
a = H10 ge 025m
Longitud de la puntera aacute 3
En el libro del profesor Calavera rdquoMuros de contencioacuten y muros de soacutetanordquo fuente3 existen una serie de aacutebacos que permiten abordar el predimensionamiento de muros en meacutensula de distintas tipologiacuteas de un modo maacutes exacto
42 ESTABILIDAD DEL ELEMENTO
421 SEGURIDAD A DESLIZAMIENTO
Seguacuten se puede apreciar en la figura 23 la fuerza que produce el deslizamiento es la componente horizontal del empuje activo PH
Las fuerzas que se oponen al deslizamiento son el rozamiento entre la base del muro y el terreno de cimentacioacuten y el eventual empuje pasivo Ep frente a la puntera del muro
La fuerza que se opone al deslizamiento viene dada por la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 23
bull PV Componente vertical del empuje activo
bull μ Coeficiente de rozamiento entre suelo y hormigoacuten
En general seraacute el resultado del correspondiente estudio geoteacutecnico A falta de datos maacutes precisos puede tomarse μ=tan ϕ siendo ϕ el aacutengulo de rozamiento interno del terreno base En la tabla 6 tomada de Calavera3 se indican valores del coeficiente de rozamiento para algunos tipos de suelo
bull Ep Empuje pasivo frente a la puntera del muro
Tabla 6 Coeficientes de rozamiento ( μ ) entre el suelo y el hormigoacuten Fuente 3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 19
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
El coeficiente de seguridad a deslizamiento viene dado por la siguiente expresioacuten
El valor del empuje pasivo en la puntera puede ser estimado conservadoramente mediante la foacutermula de Rankine
No se debe considerar el empuje pasivo a nivel superior de la puntera ya que eacuteste terreno ha sido excavado para la ejecucioacuten de la misma
En cuanto a los valores a adoptar para el coeficiente de seguridad a deslizamiento una posible solucioacuten es garantizar el valor Csdgt 1 suponiendo Ep = 0 en es decir no considerando el empuje pasivo en el estado de servicio y garantizar Csdgt 15 contando con Ep en estado liacutemite uacuteltimo
La profundidad de cimentacioacuten (D) no suele ser inferior a 100 m y en el caso de tener en cuenta el empuje pasivo en los caacutelculos el proyectista debe el asegurarse de que el terreno existe frente al muro en una distancia suficiente que suele estimarse en el doble de la profundidad de cimentacioacuten ( 2D ) y que esta existencia queda asegurada durante la vida del muro
Figura 23 Seguridad a deslizamiento del muro
422 SEGURIDAD A VUELCO
Como se aprecia en la figura 24 el vuelco del muro estaacute producido por el empuje horizontal
Despreciando el empuje pasivo en la puntera el coeficiente de seguridad a vuelco se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 24
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 20
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
Figura 24 Seguridad a vuelco del muro
423 TENSIONES SOBRE EL TERRENO DE CIMENTACIOacuteN
La comprobacioacuten se realiza en condiciones de servicio
Figura 25 Seguridad a hundimiento del muro
En primer lugar es preciso calcular la resultante Nc de todas las fuerzas verticales
fuerza aplicada en la base del cimiento
Nc = Nacute+PV
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 21
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
A continuacioacuten se calcula la excentricidad de la resultante (Nc) respecto al punto medio de la base del cimiento Esta excentricidad vendraacute dada por la siguiente foacutermula
donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro cargas en coronacioacuten (si hubiese) y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la
figura 25
bull Nc resultante de todas las fuerzas verticales que actuacutean sobre el cimiento
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento
bull en excentricidad de N respecto al punto medio de la base del cimiento
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la
puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
bull H altura total del muro
En funcioacuten del valor que tome en en relacioacuten a la sexta parte del ancho del cimientoaacute6 nos encontramos con dos casos
1ordm- Carga actuando con una excentricidad reducida
en le aacute6 (resultante dentro del nuacutecleo central)
En eacuteste caso la distribucioacuten de presiones bajo el terreno es una distribucioacuten trapezoidal (figura 26) y las presiones en los bordes de la zapata se obtienen mediante la ecuacioacuten
tomando la presioacuten maacutexima media y miacutenima los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 22
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 26 Distribucioacuten trapezoidal de presiones sobre el terreno
2ordm- Carga actuando con una excentricidad elevada
en gt aacute 6 (resultante fuera del nuacutecleo central)
En eacuteste caso se obtiene una distribucioacuten triangular (figura 27) pues no es posible que se produzcan tracciones bajo la zapata
En este caso la presioacuten maacutexima en el borde de la zapata vale
Figura 27 Distribucioacuten triangular de presiones sobre el terreno
Es recomendable limitar la excentricidad al valor
ya que de lo contrario la presioacuten en punta σ max crece excesivamente y a pequentildeos incrementos de la excentricidad e corresponden grandes incrementos en la presioacuten σ max
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 23
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En ambos casos 1ordm y 2ordm debe verificarse para la seguridad frente a hundimiento de la cimentacioacuten
toleraacutendose en el borde una presioacuten algo mayor que la admisible del terreno
43 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA (CAacuteLCULOS ESTRUCTURALES)
431 Deformada del muro
Para realizar un armado correcto en este tipo de elementos es fundamental tener en cuenta su deformada eacutesta nos indicaraacute las zonas traccionada y comprimidas
En las figuras 28 a 30 se muestra la armadura tipo y las zonas traccionadas y comprimidas en distintas tipologiacuteas de muros en meacutensula
Figura 28 Armadura tipo y deformada en muros con puntera y taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 24
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 29 Armadura tipo y deformada en muros con puntera Fuente7
Figura 30 Armadura tipo y deformada en muros con taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 25
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
432 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA DEL ALZADO
Para el caacutelculo de la armadura del muro se seguiraacute la EHE con sus artiacuteculos correspondientes
Se considera que funciona como una meacutensula empotrada en la zapata de canto ldquoardquo y un metro de anchura (b=1m) En caso de no poseer cargas verticales en coronacioacuten se calcularaacute como un elemento que trabaja a flexioacuten simple para ello se desprecia el peso del alzado y el posible empuje vertical del terreno
En muros de altura reducida (hasta 5 m) es normal calcular la armadura del alzado en su unioacuten con el cimiento ya que es la seccioacuten maacutes solicitada y llevarla hasta la coronacioacuten
En muros con alturas mayores es frecuente disminuir en un 50 la armadura a la altura en que esto resulte posible Para ello se tendraacute en cuenta el diagrama de momentos flectores buscando el punto en que eacutesta armadura deja de ser necesaria
Un procedimiento para calcular la altura a la que podemos reducir la armadura a la mitad consiste en calcular el Mu que es capaz de resistir la seccioacuten con la mitad de armadura vertical en la cara traccionada y a continuacioacuten buscar a que altura el muro se encuentra sometido a un momento Md igual es decir buscar la profundidad a la que Mu = Md Debe tenerse en cuenta que la reduccioacuten de la armadura no podraacute hacerse en eacuteste punto sino que tendremos que prolongarla a partir de aquiacute en una longitud igual al canto uacutetil del alzado maacutes la longitud neta de anclaje ( lbneta ) Una vez que se obtiene la armadura del alzado por caacutelculo se comprobaraacute que cumple las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Figura 31 Armadura tipo en el alzado
4321 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten simple
Para el caacutelculo de la armadura vertical ( As1v y As2v ) podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 26
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
que forma el plano de deslizamiento con la horizontal (θ ) y el peso de la cuntildea (W) Como el peso de la cuntildea tambieacuten es funcioacuten del aacutengulo θ podremos deducir una uacutenica expresioacuten del empuje (P) en funcioacuten de una uacutenica variable el aacutengulo θ Derivando respecto a θ e igualando a cero esta expresioacuten obtendremos el valor del aacutengulo θ que proporciona el maacuteximo empuje
Tras sustituirlo en la expresioacuten del empuje obtendremos entonces el maacuteximo empuje Para ello se procede de la siguiente forma
Aplicando el teorema del seno al triaacutengulo de fuerzas de la figura 17 se obtiene la relacioacuten
Ec2
Sustituyendo en la ecuacioacuten 2 el valor de W obtenido en la ecuacioacuten 1 se obtiene el siguiente valor para el empuje activo
Ec3
Como podemos observar en la ecuacioacuten 3 el empuje activo es funcioacuten del aacutengulo θ derivando la misma con respecto a θ e igualando a cero esta expresioacuten obtendremos el valor del aacutengulo θ que proporciona el maacuteximo empuje Una vez obtenido el valor de θ lo sustituimos en la ecuacioacuten 3 obteniendo la siguiente expresioacuten
Ec 4
La ecuacioacuten 4 se puede escribir de la siguiente forma
Ec 5
Siendo λ el coeficiente de empuje activo el cual viene dado por la siguiente expresioacuten
Ec 6
La distribucioacuten del empuje activo a lo largo del muro se obtiene derivando la ecuacioacuten 5 con respecto a H
Ec 7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 11
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Como se deduce de la ecuacioacuten 7 el empuje activo tiene una distribucioacuten triangular
encontraacutendose su punto de aplicacioacuten en el centro de gravedad de dicho triaacutengulo es decir a una
profundidad medida desde la superficie del terreno
Ec 8
Como suele ser habitual operar con las componentes horizontal y vertical del empuje y el aacutengulo
que forma eacuteste con la horizontal vale 90 - α + δ tenemos que
Ec 9
Ec 10
Siendo λH y λV los coeficientes de empuje activo horizontal y vertical respectivamente
Ec 11
Ec12
Los coeficientes de empuje activo λH y λV se pueden obtener en las tablas 2 y 3 para diferentes
valores de ϕ δ β y α
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 12
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 2 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 13
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 3 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 14
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3213 Resolucioacuten analiacutetica para el caso de una carga uniformemente repartida sobre el terreno-
Figura 19 Meacutetodo de Coulomb para un terreno con una carga uniformemente repartida Fuente 3
El peso de la cuntildea del terreno incluida la sobrecarga correspondiente viene dada por la siguiente expresioacuten
Igualando el peso (W) al de una cuntildea NMC de un relleno virtual de densidad ficticia γ 1 se obtiene la siguiente expresioacuten
Con lo cual ya podemos establecer analogiacutea con el caso anterior ya que una vez incluido el peso de la sobrecarga en el de la cuntildea el empuje ha de ser el mismo con lo cual
Donde Sustituyendo γ1 por su valor tenemos
322 Empuje activo en terrenos anegados
En los terrenos permeables anegados el empuje total seraacute la suma de los siguientes empujes parciales (fig 20)
1ordm- Empuje del terreno sumergido
2ordm- Empuje hidrostaacutetico en la zona sumergida
3ordm- Empuje del terreno situado por encima de la zona sumergida
4ordm- Empuje originado por la carga uniformemente repartida
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 15
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura20 Caacutelculo del empuje en terrenos anegados Fuente 31ordm- El empuje del terreno sumergido se calcularaacute a partir de un peso especiacutefico virtual (γ) en el cual se tiene en cuenta la disminucioacuten del empuje activo originada por el empuje ascensional del agua Dicho peso especiacutefico virtual viene dado por la siguiente foacutermula
Donde bull γ acute peso especiacutefico virtualbull γ densidad secabull n iacutendice de huecosbull γa peso especifico del agua
A falta de ensayos eacuteste se puede estimar a partir de las tablas 4 y 5
Tabla 4 Caracteriacutesticas empiacutericas de los Tabla 5 Densidades aproximadas de distintos
terrenos Fuente 9 suelos granulares Fuente 3
2ordm- Empuje hidrostaacutetico del agua en la zona sumergida se obtendraacute seguacuten la siguientes
3ordm y 4ordm- El empuje del terreno por encima de la zona sumergida y el provocado por la carga uniformemente repartida en caso de existir se calcularaacuten seguacuten las foacutermulas expuestas anteriormente para los terrenos sin nivel freaacuteticoIncluyendo eacutestos empujes parciales en la misma expresioacuten los empujes a una profundidad z quedan del siguiente modo
Si z le zo en ambas expresiones debe de hacerse zo = z
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 16
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
323 Empuje activo debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Figura 21 Caacutelculo del empuje debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Fuente 3
Se expone a continuacioacuten el meacutetodo seguido por el Civil Engineering Code of Praacutectice seguacuten el cual se determina el punto A trazando por el centro O de aplicacioacuten de la resultante de la carga repartida N la recta ON formando 40ordm con la horizontalSi el corte se produce en el trasdoacutes por debajo de la base del muro el efecto de la carga N puede ser despreciado
El empuje equivalente es
PH = λ H middotN
siendo N la resultante de la carga sobre el terreno y eacuteste se reparte en un ancho
b + x
El inconveniente de eacuteste meacutetodo es soacutelo permite calcular los esfuerzos a que estaacute sometido el muro en su arranque A eacuteste empuje debido a la carga concentrada deberaacute sumaacutersele el debido al peso del relleno contra el trasdoacutes con lo cual los valores del empuje activo vendraacuten determinados por las siguientes expresiones
324 Empuje activo en terrenos estratificados
Seguacuten la NBE-AE88 Acciones en la edificacioacuten en los terrenos constituidos por estratos de diversas caracteriacutesticas se determinaraacute el empuje total obteniendo la resultante de los empujes parciales correspondientes a cada uno de los estratos A este efecto cada uno de ellos se consideraraacute como un terreno homogeacuteneo sobre cuya superficie superior actuacutea una carga igual a la suma de los esos de los estratos superiores maacutes la que pueda existir sobre la superficie libre
33 Empuje al reposo
Este valor del empuje puede producirse cuando la deformabilidad del muro es extremadamente pequentildea El valor de λ es difiacutecil de evaluar pero en arenas suele variar entre 04 y 06 En terrenos granulares suele estimarse mediante la expresioacuten
λ = 1minus senϕUnivs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 17
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Siendo ϕ aacutengulo de rozamiento interno del terreno
En terrenos cohesivos λ alcanza valores entre 05 y 075
Un meacutetodo aproximado de uso frecuente es el que se recoge en la figura 22 Para el caso en que no haya carga sobre el relleno el diagrama triangular de presiones se sustituye por uno rectangular de valor dos tercios de la presioacuten maacutexima de empuje activo pero calculado con
λ = 1minus senϕSi existe carga sobre el terreno se opera de manera anaacuteloga
Figura 22 Caacutelculo del empuje al reposo Fuente 3
4 EL PROYECTO DE MUROS EN MEacuteNSULA
El proyecto de muros en meacutensula comprende las siguientes etapas
1ordm- Predimensionamiento
2ordm- Calculo de los empujes
3ordm- Comprobacioacuten de la estabilidad del elemento
31- Seguridad a deslizamiento
32- Seguridad a vuelco
33- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten en condiciones de servicio
34- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten bajo empuje incrementado
4ordm- Caacutelculos estructurales (armado)
41 Pre dimensionamiento
Interesa disponer de un meacutetodo de predimensionamiento que permita seleccionar las dimensiones del muro de forma que se eviten tanteos y repeticiones innecesarias en los caacutelculos
Como orientacioacuten al predimensionamiento de los muros en meacutensula a modo simplificado podriacuteamos tomar los siguientes paraacutemetros en funcioacuten de la altura total del muro
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 18
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Anchura de la zapata (aacute)
04H lt aacutelt 07H
- Canto de la zapata (h)
h = H10 ge 025m
- Espesor del fuste (a)
a = H10 ge 025m
Longitud de la puntera aacute 3
En el libro del profesor Calavera rdquoMuros de contencioacuten y muros de soacutetanordquo fuente3 existen una serie de aacutebacos que permiten abordar el predimensionamiento de muros en meacutensula de distintas tipologiacuteas de un modo maacutes exacto
42 ESTABILIDAD DEL ELEMENTO
421 SEGURIDAD A DESLIZAMIENTO
Seguacuten se puede apreciar en la figura 23 la fuerza que produce el deslizamiento es la componente horizontal del empuje activo PH
Las fuerzas que se oponen al deslizamiento son el rozamiento entre la base del muro y el terreno de cimentacioacuten y el eventual empuje pasivo Ep frente a la puntera del muro
La fuerza que se opone al deslizamiento viene dada por la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 23
bull PV Componente vertical del empuje activo
bull μ Coeficiente de rozamiento entre suelo y hormigoacuten
En general seraacute el resultado del correspondiente estudio geoteacutecnico A falta de datos maacutes precisos puede tomarse μ=tan ϕ siendo ϕ el aacutengulo de rozamiento interno del terreno base En la tabla 6 tomada de Calavera3 se indican valores del coeficiente de rozamiento para algunos tipos de suelo
bull Ep Empuje pasivo frente a la puntera del muro
Tabla 6 Coeficientes de rozamiento ( μ ) entre el suelo y el hormigoacuten Fuente 3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 19
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
El coeficiente de seguridad a deslizamiento viene dado por la siguiente expresioacuten
El valor del empuje pasivo en la puntera puede ser estimado conservadoramente mediante la foacutermula de Rankine
No se debe considerar el empuje pasivo a nivel superior de la puntera ya que eacuteste terreno ha sido excavado para la ejecucioacuten de la misma
En cuanto a los valores a adoptar para el coeficiente de seguridad a deslizamiento una posible solucioacuten es garantizar el valor Csdgt 1 suponiendo Ep = 0 en es decir no considerando el empuje pasivo en el estado de servicio y garantizar Csdgt 15 contando con Ep en estado liacutemite uacuteltimo
La profundidad de cimentacioacuten (D) no suele ser inferior a 100 m y en el caso de tener en cuenta el empuje pasivo en los caacutelculos el proyectista debe el asegurarse de que el terreno existe frente al muro en una distancia suficiente que suele estimarse en el doble de la profundidad de cimentacioacuten ( 2D ) y que esta existencia queda asegurada durante la vida del muro
Figura 23 Seguridad a deslizamiento del muro
422 SEGURIDAD A VUELCO
Como se aprecia en la figura 24 el vuelco del muro estaacute producido por el empuje horizontal
Despreciando el empuje pasivo en la puntera el coeficiente de seguridad a vuelco se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 24
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 20
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
Figura 24 Seguridad a vuelco del muro
423 TENSIONES SOBRE EL TERRENO DE CIMENTACIOacuteN
La comprobacioacuten se realiza en condiciones de servicio
Figura 25 Seguridad a hundimiento del muro
En primer lugar es preciso calcular la resultante Nc de todas las fuerzas verticales
fuerza aplicada en la base del cimiento
Nc = Nacute+PV
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 21
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
A continuacioacuten se calcula la excentricidad de la resultante (Nc) respecto al punto medio de la base del cimiento Esta excentricidad vendraacute dada por la siguiente foacutermula
donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro cargas en coronacioacuten (si hubiese) y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la
figura 25
bull Nc resultante de todas las fuerzas verticales que actuacutean sobre el cimiento
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento
bull en excentricidad de N respecto al punto medio de la base del cimiento
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la
puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
bull H altura total del muro
En funcioacuten del valor que tome en en relacioacuten a la sexta parte del ancho del cimientoaacute6 nos encontramos con dos casos
1ordm- Carga actuando con una excentricidad reducida
en le aacute6 (resultante dentro del nuacutecleo central)
En eacuteste caso la distribucioacuten de presiones bajo el terreno es una distribucioacuten trapezoidal (figura 26) y las presiones en los bordes de la zapata se obtienen mediante la ecuacioacuten
tomando la presioacuten maacutexima media y miacutenima los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 22
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 26 Distribucioacuten trapezoidal de presiones sobre el terreno
2ordm- Carga actuando con una excentricidad elevada
en gt aacute 6 (resultante fuera del nuacutecleo central)
En eacuteste caso se obtiene una distribucioacuten triangular (figura 27) pues no es posible que se produzcan tracciones bajo la zapata
En este caso la presioacuten maacutexima en el borde de la zapata vale
Figura 27 Distribucioacuten triangular de presiones sobre el terreno
Es recomendable limitar la excentricidad al valor
ya que de lo contrario la presioacuten en punta σ max crece excesivamente y a pequentildeos incrementos de la excentricidad e corresponden grandes incrementos en la presioacuten σ max
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 23
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En ambos casos 1ordm y 2ordm debe verificarse para la seguridad frente a hundimiento de la cimentacioacuten
toleraacutendose en el borde una presioacuten algo mayor que la admisible del terreno
43 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA (CAacuteLCULOS ESTRUCTURALES)
431 Deformada del muro
Para realizar un armado correcto en este tipo de elementos es fundamental tener en cuenta su deformada eacutesta nos indicaraacute las zonas traccionada y comprimidas
En las figuras 28 a 30 se muestra la armadura tipo y las zonas traccionadas y comprimidas en distintas tipologiacuteas de muros en meacutensula
Figura 28 Armadura tipo y deformada en muros con puntera y taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 24
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 29 Armadura tipo y deformada en muros con puntera Fuente7
Figura 30 Armadura tipo y deformada en muros con taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 25
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
432 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA DEL ALZADO
Para el caacutelculo de la armadura del muro se seguiraacute la EHE con sus artiacuteculos correspondientes
Se considera que funciona como una meacutensula empotrada en la zapata de canto ldquoardquo y un metro de anchura (b=1m) En caso de no poseer cargas verticales en coronacioacuten se calcularaacute como un elemento que trabaja a flexioacuten simple para ello se desprecia el peso del alzado y el posible empuje vertical del terreno
En muros de altura reducida (hasta 5 m) es normal calcular la armadura del alzado en su unioacuten con el cimiento ya que es la seccioacuten maacutes solicitada y llevarla hasta la coronacioacuten
En muros con alturas mayores es frecuente disminuir en un 50 la armadura a la altura en que esto resulte posible Para ello se tendraacute en cuenta el diagrama de momentos flectores buscando el punto en que eacutesta armadura deja de ser necesaria
Un procedimiento para calcular la altura a la que podemos reducir la armadura a la mitad consiste en calcular el Mu que es capaz de resistir la seccioacuten con la mitad de armadura vertical en la cara traccionada y a continuacioacuten buscar a que altura el muro se encuentra sometido a un momento Md igual es decir buscar la profundidad a la que Mu = Md Debe tenerse en cuenta que la reduccioacuten de la armadura no podraacute hacerse en eacuteste punto sino que tendremos que prolongarla a partir de aquiacute en una longitud igual al canto uacutetil del alzado maacutes la longitud neta de anclaje ( lbneta ) Una vez que se obtiene la armadura del alzado por caacutelculo se comprobaraacute que cumple las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Figura 31 Armadura tipo en el alzado
4321 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten simple
Para el caacutelculo de la armadura vertical ( As1v y As2v ) podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 26
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Como se deduce de la ecuacioacuten 7 el empuje activo tiene una distribucioacuten triangular
encontraacutendose su punto de aplicacioacuten en el centro de gravedad de dicho triaacutengulo es decir a una
profundidad medida desde la superficie del terreno
Ec 8
Como suele ser habitual operar con las componentes horizontal y vertical del empuje y el aacutengulo
que forma eacuteste con la horizontal vale 90 - α + δ tenemos que
Ec 9
Ec 10
Siendo λH y λV los coeficientes de empuje activo horizontal y vertical respectivamente
Ec 11
Ec12
Los coeficientes de empuje activo λH y λV se pueden obtener en las tablas 2 y 3 para diferentes
valores de ϕ δ β y α
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 12
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 2 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 13
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 3 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 14
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3213 Resolucioacuten analiacutetica para el caso de una carga uniformemente repartida sobre el terreno-
Figura 19 Meacutetodo de Coulomb para un terreno con una carga uniformemente repartida Fuente 3
El peso de la cuntildea del terreno incluida la sobrecarga correspondiente viene dada por la siguiente expresioacuten
Igualando el peso (W) al de una cuntildea NMC de un relleno virtual de densidad ficticia γ 1 se obtiene la siguiente expresioacuten
Con lo cual ya podemos establecer analogiacutea con el caso anterior ya que una vez incluido el peso de la sobrecarga en el de la cuntildea el empuje ha de ser el mismo con lo cual
Donde Sustituyendo γ1 por su valor tenemos
322 Empuje activo en terrenos anegados
En los terrenos permeables anegados el empuje total seraacute la suma de los siguientes empujes parciales (fig 20)
1ordm- Empuje del terreno sumergido
2ordm- Empuje hidrostaacutetico en la zona sumergida
3ordm- Empuje del terreno situado por encima de la zona sumergida
4ordm- Empuje originado por la carga uniformemente repartida
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 15
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura20 Caacutelculo del empuje en terrenos anegados Fuente 31ordm- El empuje del terreno sumergido se calcularaacute a partir de un peso especiacutefico virtual (γ) en el cual se tiene en cuenta la disminucioacuten del empuje activo originada por el empuje ascensional del agua Dicho peso especiacutefico virtual viene dado por la siguiente foacutermula
Donde bull γ acute peso especiacutefico virtualbull γ densidad secabull n iacutendice de huecosbull γa peso especifico del agua
A falta de ensayos eacuteste se puede estimar a partir de las tablas 4 y 5
Tabla 4 Caracteriacutesticas empiacutericas de los Tabla 5 Densidades aproximadas de distintos
terrenos Fuente 9 suelos granulares Fuente 3
2ordm- Empuje hidrostaacutetico del agua en la zona sumergida se obtendraacute seguacuten la siguientes
3ordm y 4ordm- El empuje del terreno por encima de la zona sumergida y el provocado por la carga uniformemente repartida en caso de existir se calcularaacuten seguacuten las foacutermulas expuestas anteriormente para los terrenos sin nivel freaacuteticoIncluyendo eacutestos empujes parciales en la misma expresioacuten los empujes a una profundidad z quedan del siguiente modo
Si z le zo en ambas expresiones debe de hacerse zo = z
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 16
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
323 Empuje activo debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Figura 21 Caacutelculo del empuje debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Fuente 3
Se expone a continuacioacuten el meacutetodo seguido por el Civil Engineering Code of Praacutectice seguacuten el cual se determina el punto A trazando por el centro O de aplicacioacuten de la resultante de la carga repartida N la recta ON formando 40ordm con la horizontalSi el corte se produce en el trasdoacutes por debajo de la base del muro el efecto de la carga N puede ser despreciado
El empuje equivalente es
PH = λ H middotN
siendo N la resultante de la carga sobre el terreno y eacuteste se reparte en un ancho
b + x
El inconveniente de eacuteste meacutetodo es soacutelo permite calcular los esfuerzos a que estaacute sometido el muro en su arranque A eacuteste empuje debido a la carga concentrada deberaacute sumaacutersele el debido al peso del relleno contra el trasdoacutes con lo cual los valores del empuje activo vendraacuten determinados por las siguientes expresiones
324 Empuje activo en terrenos estratificados
Seguacuten la NBE-AE88 Acciones en la edificacioacuten en los terrenos constituidos por estratos de diversas caracteriacutesticas se determinaraacute el empuje total obteniendo la resultante de los empujes parciales correspondientes a cada uno de los estratos A este efecto cada uno de ellos se consideraraacute como un terreno homogeacuteneo sobre cuya superficie superior actuacutea una carga igual a la suma de los esos de los estratos superiores maacutes la que pueda existir sobre la superficie libre
33 Empuje al reposo
Este valor del empuje puede producirse cuando la deformabilidad del muro es extremadamente pequentildea El valor de λ es difiacutecil de evaluar pero en arenas suele variar entre 04 y 06 En terrenos granulares suele estimarse mediante la expresioacuten
λ = 1minus senϕUnivs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 17
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Siendo ϕ aacutengulo de rozamiento interno del terreno
En terrenos cohesivos λ alcanza valores entre 05 y 075
Un meacutetodo aproximado de uso frecuente es el que se recoge en la figura 22 Para el caso en que no haya carga sobre el relleno el diagrama triangular de presiones se sustituye por uno rectangular de valor dos tercios de la presioacuten maacutexima de empuje activo pero calculado con
λ = 1minus senϕSi existe carga sobre el terreno se opera de manera anaacuteloga
Figura 22 Caacutelculo del empuje al reposo Fuente 3
4 EL PROYECTO DE MUROS EN MEacuteNSULA
El proyecto de muros en meacutensula comprende las siguientes etapas
1ordm- Predimensionamiento
2ordm- Calculo de los empujes
3ordm- Comprobacioacuten de la estabilidad del elemento
31- Seguridad a deslizamiento
32- Seguridad a vuelco
33- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten en condiciones de servicio
34- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten bajo empuje incrementado
4ordm- Caacutelculos estructurales (armado)
41 Pre dimensionamiento
Interesa disponer de un meacutetodo de predimensionamiento que permita seleccionar las dimensiones del muro de forma que se eviten tanteos y repeticiones innecesarias en los caacutelculos
Como orientacioacuten al predimensionamiento de los muros en meacutensula a modo simplificado podriacuteamos tomar los siguientes paraacutemetros en funcioacuten de la altura total del muro
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 18
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Anchura de la zapata (aacute)
04H lt aacutelt 07H
- Canto de la zapata (h)
h = H10 ge 025m
- Espesor del fuste (a)
a = H10 ge 025m
Longitud de la puntera aacute 3
En el libro del profesor Calavera rdquoMuros de contencioacuten y muros de soacutetanordquo fuente3 existen una serie de aacutebacos que permiten abordar el predimensionamiento de muros en meacutensula de distintas tipologiacuteas de un modo maacutes exacto
42 ESTABILIDAD DEL ELEMENTO
421 SEGURIDAD A DESLIZAMIENTO
Seguacuten se puede apreciar en la figura 23 la fuerza que produce el deslizamiento es la componente horizontal del empuje activo PH
Las fuerzas que se oponen al deslizamiento son el rozamiento entre la base del muro y el terreno de cimentacioacuten y el eventual empuje pasivo Ep frente a la puntera del muro
La fuerza que se opone al deslizamiento viene dada por la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 23
bull PV Componente vertical del empuje activo
bull μ Coeficiente de rozamiento entre suelo y hormigoacuten
En general seraacute el resultado del correspondiente estudio geoteacutecnico A falta de datos maacutes precisos puede tomarse μ=tan ϕ siendo ϕ el aacutengulo de rozamiento interno del terreno base En la tabla 6 tomada de Calavera3 se indican valores del coeficiente de rozamiento para algunos tipos de suelo
bull Ep Empuje pasivo frente a la puntera del muro
Tabla 6 Coeficientes de rozamiento ( μ ) entre el suelo y el hormigoacuten Fuente 3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 19
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
El coeficiente de seguridad a deslizamiento viene dado por la siguiente expresioacuten
El valor del empuje pasivo en la puntera puede ser estimado conservadoramente mediante la foacutermula de Rankine
No se debe considerar el empuje pasivo a nivel superior de la puntera ya que eacuteste terreno ha sido excavado para la ejecucioacuten de la misma
En cuanto a los valores a adoptar para el coeficiente de seguridad a deslizamiento una posible solucioacuten es garantizar el valor Csdgt 1 suponiendo Ep = 0 en es decir no considerando el empuje pasivo en el estado de servicio y garantizar Csdgt 15 contando con Ep en estado liacutemite uacuteltimo
La profundidad de cimentacioacuten (D) no suele ser inferior a 100 m y en el caso de tener en cuenta el empuje pasivo en los caacutelculos el proyectista debe el asegurarse de que el terreno existe frente al muro en una distancia suficiente que suele estimarse en el doble de la profundidad de cimentacioacuten ( 2D ) y que esta existencia queda asegurada durante la vida del muro
Figura 23 Seguridad a deslizamiento del muro
422 SEGURIDAD A VUELCO
Como se aprecia en la figura 24 el vuelco del muro estaacute producido por el empuje horizontal
Despreciando el empuje pasivo en la puntera el coeficiente de seguridad a vuelco se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 24
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 20
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
Figura 24 Seguridad a vuelco del muro
423 TENSIONES SOBRE EL TERRENO DE CIMENTACIOacuteN
La comprobacioacuten se realiza en condiciones de servicio
Figura 25 Seguridad a hundimiento del muro
En primer lugar es preciso calcular la resultante Nc de todas las fuerzas verticales
fuerza aplicada en la base del cimiento
Nc = Nacute+PV
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 21
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
A continuacioacuten se calcula la excentricidad de la resultante (Nc) respecto al punto medio de la base del cimiento Esta excentricidad vendraacute dada por la siguiente foacutermula
donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro cargas en coronacioacuten (si hubiese) y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la
figura 25
bull Nc resultante de todas las fuerzas verticales que actuacutean sobre el cimiento
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento
bull en excentricidad de N respecto al punto medio de la base del cimiento
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la
puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
bull H altura total del muro
En funcioacuten del valor que tome en en relacioacuten a la sexta parte del ancho del cimientoaacute6 nos encontramos con dos casos
1ordm- Carga actuando con una excentricidad reducida
en le aacute6 (resultante dentro del nuacutecleo central)
En eacuteste caso la distribucioacuten de presiones bajo el terreno es una distribucioacuten trapezoidal (figura 26) y las presiones en los bordes de la zapata se obtienen mediante la ecuacioacuten
tomando la presioacuten maacutexima media y miacutenima los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 22
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 26 Distribucioacuten trapezoidal de presiones sobre el terreno
2ordm- Carga actuando con una excentricidad elevada
en gt aacute 6 (resultante fuera del nuacutecleo central)
En eacuteste caso se obtiene una distribucioacuten triangular (figura 27) pues no es posible que se produzcan tracciones bajo la zapata
En este caso la presioacuten maacutexima en el borde de la zapata vale
Figura 27 Distribucioacuten triangular de presiones sobre el terreno
Es recomendable limitar la excentricidad al valor
ya que de lo contrario la presioacuten en punta σ max crece excesivamente y a pequentildeos incrementos de la excentricidad e corresponden grandes incrementos en la presioacuten σ max
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 23
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En ambos casos 1ordm y 2ordm debe verificarse para la seguridad frente a hundimiento de la cimentacioacuten
toleraacutendose en el borde una presioacuten algo mayor que la admisible del terreno
43 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA (CAacuteLCULOS ESTRUCTURALES)
431 Deformada del muro
Para realizar un armado correcto en este tipo de elementos es fundamental tener en cuenta su deformada eacutesta nos indicaraacute las zonas traccionada y comprimidas
En las figuras 28 a 30 se muestra la armadura tipo y las zonas traccionadas y comprimidas en distintas tipologiacuteas de muros en meacutensula
Figura 28 Armadura tipo y deformada en muros con puntera y taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 24
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 29 Armadura tipo y deformada en muros con puntera Fuente7
Figura 30 Armadura tipo y deformada en muros con taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 25
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
432 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA DEL ALZADO
Para el caacutelculo de la armadura del muro se seguiraacute la EHE con sus artiacuteculos correspondientes
Se considera que funciona como una meacutensula empotrada en la zapata de canto ldquoardquo y un metro de anchura (b=1m) En caso de no poseer cargas verticales en coronacioacuten se calcularaacute como un elemento que trabaja a flexioacuten simple para ello se desprecia el peso del alzado y el posible empuje vertical del terreno
En muros de altura reducida (hasta 5 m) es normal calcular la armadura del alzado en su unioacuten con el cimiento ya que es la seccioacuten maacutes solicitada y llevarla hasta la coronacioacuten
En muros con alturas mayores es frecuente disminuir en un 50 la armadura a la altura en que esto resulte posible Para ello se tendraacute en cuenta el diagrama de momentos flectores buscando el punto en que eacutesta armadura deja de ser necesaria
Un procedimiento para calcular la altura a la que podemos reducir la armadura a la mitad consiste en calcular el Mu que es capaz de resistir la seccioacuten con la mitad de armadura vertical en la cara traccionada y a continuacioacuten buscar a que altura el muro se encuentra sometido a un momento Md igual es decir buscar la profundidad a la que Mu = Md Debe tenerse en cuenta que la reduccioacuten de la armadura no podraacute hacerse en eacuteste punto sino que tendremos que prolongarla a partir de aquiacute en una longitud igual al canto uacutetil del alzado maacutes la longitud neta de anclaje ( lbneta ) Una vez que se obtiene la armadura del alzado por caacutelculo se comprobaraacute que cumple las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Figura 31 Armadura tipo en el alzado
4321 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten simple
Para el caacutelculo de la armadura vertical ( As1v y As2v ) podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 26
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 2 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 13
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 3 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 14
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3213 Resolucioacuten analiacutetica para el caso de una carga uniformemente repartida sobre el terreno-
Figura 19 Meacutetodo de Coulomb para un terreno con una carga uniformemente repartida Fuente 3
El peso de la cuntildea del terreno incluida la sobrecarga correspondiente viene dada por la siguiente expresioacuten
Igualando el peso (W) al de una cuntildea NMC de un relleno virtual de densidad ficticia γ 1 se obtiene la siguiente expresioacuten
Con lo cual ya podemos establecer analogiacutea con el caso anterior ya que una vez incluido el peso de la sobrecarga en el de la cuntildea el empuje ha de ser el mismo con lo cual
Donde Sustituyendo γ1 por su valor tenemos
322 Empuje activo en terrenos anegados
En los terrenos permeables anegados el empuje total seraacute la suma de los siguientes empujes parciales (fig 20)
1ordm- Empuje del terreno sumergido
2ordm- Empuje hidrostaacutetico en la zona sumergida
3ordm- Empuje del terreno situado por encima de la zona sumergida
4ordm- Empuje originado por la carga uniformemente repartida
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 15
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura20 Caacutelculo del empuje en terrenos anegados Fuente 31ordm- El empuje del terreno sumergido se calcularaacute a partir de un peso especiacutefico virtual (γ) en el cual se tiene en cuenta la disminucioacuten del empuje activo originada por el empuje ascensional del agua Dicho peso especiacutefico virtual viene dado por la siguiente foacutermula
Donde bull γ acute peso especiacutefico virtualbull γ densidad secabull n iacutendice de huecosbull γa peso especifico del agua
A falta de ensayos eacuteste se puede estimar a partir de las tablas 4 y 5
Tabla 4 Caracteriacutesticas empiacutericas de los Tabla 5 Densidades aproximadas de distintos
terrenos Fuente 9 suelos granulares Fuente 3
2ordm- Empuje hidrostaacutetico del agua en la zona sumergida se obtendraacute seguacuten la siguientes
3ordm y 4ordm- El empuje del terreno por encima de la zona sumergida y el provocado por la carga uniformemente repartida en caso de existir se calcularaacuten seguacuten las foacutermulas expuestas anteriormente para los terrenos sin nivel freaacuteticoIncluyendo eacutestos empujes parciales en la misma expresioacuten los empujes a una profundidad z quedan del siguiente modo
Si z le zo en ambas expresiones debe de hacerse zo = z
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 16
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
323 Empuje activo debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Figura 21 Caacutelculo del empuje debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Fuente 3
Se expone a continuacioacuten el meacutetodo seguido por el Civil Engineering Code of Praacutectice seguacuten el cual se determina el punto A trazando por el centro O de aplicacioacuten de la resultante de la carga repartida N la recta ON formando 40ordm con la horizontalSi el corte se produce en el trasdoacutes por debajo de la base del muro el efecto de la carga N puede ser despreciado
El empuje equivalente es
PH = λ H middotN
siendo N la resultante de la carga sobre el terreno y eacuteste se reparte en un ancho
b + x
El inconveniente de eacuteste meacutetodo es soacutelo permite calcular los esfuerzos a que estaacute sometido el muro en su arranque A eacuteste empuje debido a la carga concentrada deberaacute sumaacutersele el debido al peso del relleno contra el trasdoacutes con lo cual los valores del empuje activo vendraacuten determinados por las siguientes expresiones
324 Empuje activo en terrenos estratificados
Seguacuten la NBE-AE88 Acciones en la edificacioacuten en los terrenos constituidos por estratos de diversas caracteriacutesticas se determinaraacute el empuje total obteniendo la resultante de los empujes parciales correspondientes a cada uno de los estratos A este efecto cada uno de ellos se consideraraacute como un terreno homogeacuteneo sobre cuya superficie superior actuacutea una carga igual a la suma de los esos de los estratos superiores maacutes la que pueda existir sobre la superficie libre
33 Empuje al reposo
Este valor del empuje puede producirse cuando la deformabilidad del muro es extremadamente pequentildea El valor de λ es difiacutecil de evaluar pero en arenas suele variar entre 04 y 06 En terrenos granulares suele estimarse mediante la expresioacuten
λ = 1minus senϕUnivs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 17
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Siendo ϕ aacutengulo de rozamiento interno del terreno
En terrenos cohesivos λ alcanza valores entre 05 y 075
Un meacutetodo aproximado de uso frecuente es el que se recoge en la figura 22 Para el caso en que no haya carga sobre el relleno el diagrama triangular de presiones se sustituye por uno rectangular de valor dos tercios de la presioacuten maacutexima de empuje activo pero calculado con
λ = 1minus senϕSi existe carga sobre el terreno se opera de manera anaacuteloga
Figura 22 Caacutelculo del empuje al reposo Fuente 3
4 EL PROYECTO DE MUROS EN MEacuteNSULA
El proyecto de muros en meacutensula comprende las siguientes etapas
1ordm- Predimensionamiento
2ordm- Calculo de los empujes
3ordm- Comprobacioacuten de la estabilidad del elemento
31- Seguridad a deslizamiento
32- Seguridad a vuelco
33- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten en condiciones de servicio
34- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten bajo empuje incrementado
4ordm- Caacutelculos estructurales (armado)
41 Pre dimensionamiento
Interesa disponer de un meacutetodo de predimensionamiento que permita seleccionar las dimensiones del muro de forma que se eviten tanteos y repeticiones innecesarias en los caacutelculos
Como orientacioacuten al predimensionamiento de los muros en meacutensula a modo simplificado podriacuteamos tomar los siguientes paraacutemetros en funcioacuten de la altura total del muro
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 18
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Anchura de la zapata (aacute)
04H lt aacutelt 07H
- Canto de la zapata (h)
h = H10 ge 025m
- Espesor del fuste (a)
a = H10 ge 025m
Longitud de la puntera aacute 3
En el libro del profesor Calavera rdquoMuros de contencioacuten y muros de soacutetanordquo fuente3 existen una serie de aacutebacos que permiten abordar el predimensionamiento de muros en meacutensula de distintas tipologiacuteas de un modo maacutes exacto
42 ESTABILIDAD DEL ELEMENTO
421 SEGURIDAD A DESLIZAMIENTO
Seguacuten se puede apreciar en la figura 23 la fuerza que produce el deslizamiento es la componente horizontal del empuje activo PH
Las fuerzas que se oponen al deslizamiento son el rozamiento entre la base del muro y el terreno de cimentacioacuten y el eventual empuje pasivo Ep frente a la puntera del muro
La fuerza que se opone al deslizamiento viene dada por la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 23
bull PV Componente vertical del empuje activo
bull μ Coeficiente de rozamiento entre suelo y hormigoacuten
En general seraacute el resultado del correspondiente estudio geoteacutecnico A falta de datos maacutes precisos puede tomarse μ=tan ϕ siendo ϕ el aacutengulo de rozamiento interno del terreno base En la tabla 6 tomada de Calavera3 se indican valores del coeficiente de rozamiento para algunos tipos de suelo
bull Ep Empuje pasivo frente a la puntera del muro
Tabla 6 Coeficientes de rozamiento ( μ ) entre el suelo y el hormigoacuten Fuente 3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 19
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
El coeficiente de seguridad a deslizamiento viene dado por la siguiente expresioacuten
El valor del empuje pasivo en la puntera puede ser estimado conservadoramente mediante la foacutermula de Rankine
No se debe considerar el empuje pasivo a nivel superior de la puntera ya que eacuteste terreno ha sido excavado para la ejecucioacuten de la misma
En cuanto a los valores a adoptar para el coeficiente de seguridad a deslizamiento una posible solucioacuten es garantizar el valor Csdgt 1 suponiendo Ep = 0 en es decir no considerando el empuje pasivo en el estado de servicio y garantizar Csdgt 15 contando con Ep en estado liacutemite uacuteltimo
La profundidad de cimentacioacuten (D) no suele ser inferior a 100 m y en el caso de tener en cuenta el empuje pasivo en los caacutelculos el proyectista debe el asegurarse de que el terreno existe frente al muro en una distancia suficiente que suele estimarse en el doble de la profundidad de cimentacioacuten ( 2D ) y que esta existencia queda asegurada durante la vida del muro
Figura 23 Seguridad a deslizamiento del muro
422 SEGURIDAD A VUELCO
Como se aprecia en la figura 24 el vuelco del muro estaacute producido por el empuje horizontal
Despreciando el empuje pasivo en la puntera el coeficiente de seguridad a vuelco se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 24
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 20
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
Figura 24 Seguridad a vuelco del muro
423 TENSIONES SOBRE EL TERRENO DE CIMENTACIOacuteN
La comprobacioacuten se realiza en condiciones de servicio
Figura 25 Seguridad a hundimiento del muro
En primer lugar es preciso calcular la resultante Nc de todas las fuerzas verticales
fuerza aplicada en la base del cimiento
Nc = Nacute+PV
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 21
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
A continuacioacuten se calcula la excentricidad de la resultante (Nc) respecto al punto medio de la base del cimiento Esta excentricidad vendraacute dada por la siguiente foacutermula
donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro cargas en coronacioacuten (si hubiese) y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la
figura 25
bull Nc resultante de todas las fuerzas verticales que actuacutean sobre el cimiento
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento
bull en excentricidad de N respecto al punto medio de la base del cimiento
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la
puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
bull H altura total del muro
En funcioacuten del valor que tome en en relacioacuten a la sexta parte del ancho del cimientoaacute6 nos encontramos con dos casos
1ordm- Carga actuando con una excentricidad reducida
en le aacute6 (resultante dentro del nuacutecleo central)
En eacuteste caso la distribucioacuten de presiones bajo el terreno es una distribucioacuten trapezoidal (figura 26) y las presiones en los bordes de la zapata se obtienen mediante la ecuacioacuten
tomando la presioacuten maacutexima media y miacutenima los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 22
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 26 Distribucioacuten trapezoidal de presiones sobre el terreno
2ordm- Carga actuando con una excentricidad elevada
en gt aacute 6 (resultante fuera del nuacutecleo central)
En eacuteste caso se obtiene una distribucioacuten triangular (figura 27) pues no es posible que se produzcan tracciones bajo la zapata
En este caso la presioacuten maacutexima en el borde de la zapata vale
Figura 27 Distribucioacuten triangular de presiones sobre el terreno
Es recomendable limitar la excentricidad al valor
ya que de lo contrario la presioacuten en punta σ max crece excesivamente y a pequentildeos incrementos de la excentricidad e corresponden grandes incrementos en la presioacuten σ max
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 23
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En ambos casos 1ordm y 2ordm debe verificarse para la seguridad frente a hundimiento de la cimentacioacuten
toleraacutendose en el borde una presioacuten algo mayor que la admisible del terreno
43 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA (CAacuteLCULOS ESTRUCTURALES)
431 Deformada del muro
Para realizar un armado correcto en este tipo de elementos es fundamental tener en cuenta su deformada eacutesta nos indicaraacute las zonas traccionada y comprimidas
En las figuras 28 a 30 se muestra la armadura tipo y las zonas traccionadas y comprimidas en distintas tipologiacuteas de muros en meacutensula
Figura 28 Armadura tipo y deformada en muros con puntera y taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 24
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 29 Armadura tipo y deformada en muros con puntera Fuente7
Figura 30 Armadura tipo y deformada en muros con taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 25
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
432 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA DEL ALZADO
Para el caacutelculo de la armadura del muro se seguiraacute la EHE con sus artiacuteculos correspondientes
Se considera que funciona como una meacutensula empotrada en la zapata de canto ldquoardquo y un metro de anchura (b=1m) En caso de no poseer cargas verticales en coronacioacuten se calcularaacute como un elemento que trabaja a flexioacuten simple para ello se desprecia el peso del alzado y el posible empuje vertical del terreno
En muros de altura reducida (hasta 5 m) es normal calcular la armadura del alzado en su unioacuten con el cimiento ya que es la seccioacuten maacutes solicitada y llevarla hasta la coronacioacuten
En muros con alturas mayores es frecuente disminuir en un 50 la armadura a la altura en que esto resulte posible Para ello se tendraacute en cuenta el diagrama de momentos flectores buscando el punto en que eacutesta armadura deja de ser necesaria
Un procedimiento para calcular la altura a la que podemos reducir la armadura a la mitad consiste en calcular el Mu que es capaz de resistir la seccioacuten con la mitad de armadura vertical en la cara traccionada y a continuacioacuten buscar a que altura el muro se encuentra sometido a un momento Md igual es decir buscar la profundidad a la que Mu = Md Debe tenerse en cuenta que la reduccioacuten de la armadura no podraacute hacerse en eacuteste punto sino que tendremos que prolongarla a partir de aquiacute en una longitud igual al canto uacutetil del alzado maacutes la longitud neta de anclaje ( lbneta ) Una vez que se obtiene la armadura del alzado por caacutelculo se comprobaraacute que cumple las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Figura 31 Armadura tipo en el alzado
4321 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten simple
Para el caacutelculo de la armadura vertical ( As1v y As2v ) podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 26
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Tabla 3 Coeficientes de empuje activo Fuente
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 14
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3213 Resolucioacuten analiacutetica para el caso de una carga uniformemente repartida sobre el terreno-
Figura 19 Meacutetodo de Coulomb para un terreno con una carga uniformemente repartida Fuente 3
El peso de la cuntildea del terreno incluida la sobrecarga correspondiente viene dada por la siguiente expresioacuten
Igualando el peso (W) al de una cuntildea NMC de un relleno virtual de densidad ficticia γ 1 se obtiene la siguiente expresioacuten
Con lo cual ya podemos establecer analogiacutea con el caso anterior ya que una vez incluido el peso de la sobrecarga en el de la cuntildea el empuje ha de ser el mismo con lo cual
Donde Sustituyendo γ1 por su valor tenemos
322 Empuje activo en terrenos anegados
En los terrenos permeables anegados el empuje total seraacute la suma de los siguientes empujes parciales (fig 20)
1ordm- Empuje del terreno sumergido
2ordm- Empuje hidrostaacutetico en la zona sumergida
3ordm- Empuje del terreno situado por encima de la zona sumergida
4ordm- Empuje originado por la carga uniformemente repartida
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 15
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura20 Caacutelculo del empuje en terrenos anegados Fuente 31ordm- El empuje del terreno sumergido se calcularaacute a partir de un peso especiacutefico virtual (γ) en el cual se tiene en cuenta la disminucioacuten del empuje activo originada por el empuje ascensional del agua Dicho peso especiacutefico virtual viene dado por la siguiente foacutermula
Donde bull γ acute peso especiacutefico virtualbull γ densidad secabull n iacutendice de huecosbull γa peso especifico del agua
A falta de ensayos eacuteste se puede estimar a partir de las tablas 4 y 5
Tabla 4 Caracteriacutesticas empiacutericas de los Tabla 5 Densidades aproximadas de distintos
terrenos Fuente 9 suelos granulares Fuente 3
2ordm- Empuje hidrostaacutetico del agua en la zona sumergida se obtendraacute seguacuten la siguientes
3ordm y 4ordm- El empuje del terreno por encima de la zona sumergida y el provocado por la carga uniformemente repartida en caso de existir se calcularaacuten seguacuten las foacutermulas expuestas anteriormente para los terrenos sin nivel freaacuteticoIncluyendo eacutestos empujes parciales en la misma expresioacuten los empujes a una profundidad z quedan del siguiente modo
Si z le zo en ambas expresiones debe de hacerse zo = z
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 16
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
323 Empuje activo debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Figura 21 Caacutelculo del empuje debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Fuente 3
Se expone a continuacioacuten el meacutetodo seguido por el Civil Engineering Code of Praacutectice seguacuten el cual se determina el punto A trazando por el centro O de aplicacioacuten de la resultante de la carga repartida N la recta ON formando 40ordm con la horizontalSi el corte se produce en el trasdoacutes por debajo de la base del muro el efecto de la carga N puede ser despreciado
El empuje equivalente es
PH = λ H middotN
siendo N la resultante de la carga sobre el terreno y eacuteste se reparte en un ancho
b + x
El inconveniente de eacuteste meacutetodo es soacutelo permite calcular los esfuerzos a que estaacute sometido el muro en su arranque A eacuteste empuje debido a la carga concentrada deberaacute sumaacutersele el debido al peso del relleno contra el trasdoacutes con lo cual los valores del empuje activo vendraacuten determinados por las siguientes expresiones
324 Empuje activo en terrenos estratificados
Seguacuten la NBE-AE88 Acciones en la edificacioacuten en los terrenos constituidos por estratos de diversas caracteriacutesticas se determinaraacute el empuje total obteniendo la resultante de los empujes parciales correspondientes a cada uno de los estratos A este efecto cada uno de ellos se consideraraacute como un terreno homogeacuteneo sobre cuya superficie superior actuacutea una carga igual a la suma de los esos de los estratos superiores maacutes la que pueda existir sobre la superficie libre
33 Empuje al reposo
Este valor del empuje puede producirse cuando la deformabilidad del muro es extremadamente pequentildea El valor de λ es difiacutecil de evaluar pero en arenas suele variar entre 04 y 06 En terrenos granulares suele estimarse mediante la expresioacuten
λ = 1minus senϕUnivs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 17
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Siendo ϕ aacutengulo de rozamiento interno del terreno
En terrenos cohesivos λ alcanza valores entre 05 y 075
Un meacutetodo aproximado de uso frecuente es el que se recoge en la figura 22 Para el caso en que no haya carga sobre el relleno el diagrama triangular de presiones se sustituye por uno rectangular de valor dos tercios de la presioacuten maacutexima de empuje activo pero calculado con
λ = 1minus senϕSi existe carga sobre el terreno se opera de manera anaacuteloga
Figura 22 Caacutelculo del empuje al reposo Fuente 3
4 EL PROYECTO DE MUROS EN MEacuteNSULA
El proyecto de muros en meacutensula comprende las siguientes etapas
1ordm- Predimensionamiento
2ordm- Calculo de los empujes
3ordm- Comprobacioacuten de la estabilidad del elemento
31- Seguridad a deslizamiento
32- Seguridad a vuelco
33- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten en condiciones de servicio
34- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten bajo empuje incrementado
4ordm- Caacutelculos estructurales (armado)
41 Pre dimensionamiento
Interesa disponer de un meacutetodo de predimensionamiento que permita seleccionar las dimensiones del muro de forma que se eviten tanteos y repeticiones innecesarias en los caacutelculos
Como orientacioacuten al predimensionamiento de los muros en meacutensula a modo simplificado podriacuteamos tomar los siguientes paraacutemetros en funcioacuten de la altura total del muro
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 18
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Anchura de la zapata (aacute)
04H lt aacutelt 07H
- Canto de la zapata (h)
h = H10 ge 025m
- Espesor del fuste (a)
a = H10 ge 025m
Longitud de la puntera aacute 3
En el libro del profesor Calavera rdquoMuros de contencioacuten y muros de soacutetanordquo fuente3 existen una serie de aacutebacos que permiten abordar el predimensionamiento de muros en meacutensula de distintas tipologiacuteas de un modo maacutes exacto
42 ESTABILIDAD DEL ELEMENTO
421 SEGURIDAD A DESLIZAMIENTO
Seguacuten se puede apreciar en la figura 23 la fuerza que produce el deslizamiento es la componente horizontal del empuje activo PH
Las fuerzas que se oponen al deslizamiento son el rozamiento entre la base del muro y el terreno de cimentacioacuten y el eventual empuje pasivo Ep frente a la puntera del muro
La fuerza que se opone al deslizamiento viene dada por la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 23
bull PV Componente vertical del empuje activo
bull μ Coeficiente de rozamiento entre suelo y hormigoacuten
En general seraacute el resultado del correspondiente estudio geoteacutecnico A falta de datos maacutes precisos puede tomarse μ=tan ϕ siendo ϕ el aacutengulo de rozamiento interno del terreno base En la tabla 6 tomada de Calavera3 se indican valores del coeficiente de rozamiento para algunos tipos de suelo
bull Ep Empuje pasivo frente a la puntera del muro
Tabla 6 Coeficientes de rozamiento ( μ ) entre el suelo y el hormigoacuten Fuente 3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 19
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
El coeficiente de seguridad a deslizamiento viene dado por la siguiente expresioacuten
El valor del empuje pasivo en la puntera puede ser estimado conservadoramente mediante la foacutermula de Rankine
No se debe considerar el empuje pasivo a nivel superior de la puntera ya que eacuteste terreno ha sido excavado para la ejecucioacuten de la misma
En cuanto a los valores a adoptar para el coeficiente de seguridad a deslizamiento una posible solucioacuten es garantizar el valor Csdgt 1 suponiendo Ep = 0 en es decir no considerando el empuje pasivo en el estado de servicio y garantizar Csdgt 15 contando con Ep en estado liacutemite uacuteltimo
La profundidad de cimentacioacuten (D) no suele ser inferior a 100 m y en el caso de tener en cuenta el empuje pasivo en los caacutelculos el proyectista debe el asegurarse de que el terreno existe frente al muro en una distancia suficiente que suele estimarse en el doble de la profundidad de cimentacioacuten ( 2D ) y que esta existencia queda asegurada durante la vida del muro
Figura 23 Seguridad a deslizamiento del muro
422 SEGURIDAD A VUELCO
Como se aprecia en la figura 24 el vuelco del muro estaacute producido por el empuje horizontal
Despreciando el empuje pasivo en la puntera el coeficiente de seguridad a vuelco se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 24
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 20
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
Figura 24 Seguridad a vuelco del muro
423 TENSIONES SOBRE EL TERRENO DE CIMENTACIOacuteN
La comprobacioacuten se realiza en condiciones de servicio
Figura 25 Seguridad a hundimiento del muro
En primer lugar es preciso calcular la resultante Nc de todas las fuerzas verticales
fuerza aplicada en la base del cimiento
Nc = Nacute+PV
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 21
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
A continuacioacuten se calcula la excentricidad de la resultante (Nc) respecto al punto medio de la base del cimiento Esta excentricidad vendraacute dada por la siguiente foacutermula
donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro cargas en coronacioacuten (si hubiese) y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la
figura 25
bull Nc resultante de todas las fuerzas verticales que actuacutean sobre el cimiento
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento
bull en excentricidad de N respecto al punto medio de la base del cimiento
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la
puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
bull H altura total del muro
En funcioacuten del valor que tome en en relacioacuten a la sexta parte del ancho del cimientoaacute6 nos encontramos con dos casos
1ordm- Carga actuando con una excentricidad reducida
en le aacute6 (resultante dentro del nuacutecleo central)
En eacuteste caso la distribucioacuten de presiones bajo el terreno es una distribucioacuten trapezoidal (figura 26) y las presiones en los bordes de la zapata se obtienen mediante la ecuacioacuten
tomando la presioacuten maacutexima media y miacutenima los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 22
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 26 Distribucioacuten trapezoidal de presiones sobre el terreno
2ordm- Carga actuando con una excentricidad elevada
en gt aacute 6 (resultante fuera del nuacutecleo central)
En eacuteste caso se obtiene una distribucioacuten triangular (figura 27) pues no es posible que se produzcan tracciones bajo la zapata
En este caso la presioacuten maacutexima en el borde de la zapata vale
Figura 27 Distribucioacuten triangular de presiones sobre el terreno
Es recomendable limitar la excentricidad al valor
ya que de lo contrario la presioacuten en punta σ max crece excesivamente y a pequentildeos incrementos de la excentricidad e corresponden grandes incrementos en la presioacuten σ max
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 23
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En ambos casos 1ordm y 2ordm debe verificarse para la seguridad frente a hundimiento de la cimentacioacuten
toleraacutendose en el borde una presioacuten algo mayor que la admisible del terreno
43 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA (CAacuteLCULOS ESTRUCTURALES)
431 Deformada del muro
Para realizar un armado correcto en este tipo de elementos es fundamental tener en cuenta su deformada eacutesta nos indicaraacute las zonas traccionada y comprimidas
En las figuras 28 a 30 se muestra la armadura tipo y las zonas traccionadas y comprimidas en distintas tipologiacuteas de muros en meacutensula
Figura 28 Armadura tipo y deformada en muros con puntera y taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 24
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 29 Armadura tipo y deformada en muros con puntera Fuente7
Figura 30 Armadura tipo y deformada en muros con taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 25
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
432 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA DEL ALZADO
Para el caacutelculo de la armadura del muro se seguiraacute la EHE con sus artiacuteculos correspondientes
Se considera que funciona como una meacutensula empotrada en la zapata de canto ldquoardquo y un metro de anchura (b=1m) En caso de no poseer cargas verticales en coronacioacuten se calcularaacute como un elemento que trabaja a flexioacuten simple para ello se desprecia el peso del alzado y el posible empuje vertical del terreno
En muros de altura reducida (hasta 5 m) es normal calcular la armadura del alzado en su unioacuten con el cimiento ya que es la seccioacuten maacutes solicitada y llevarla hasta la coronacioacuten
En muros con alturas mayores es frecuente disminuir en un 50 la armadura a la altura en que esto resulte posible Para ello se tendraacute en cuenta el diagrama de momentos flectores buscando el punto en que eacutesta armadura deja de ser necesaria
Un procedimiento para calcular la altura a la que podemos reducir la armadura a la mitad consiste en calcular el Mu que es capaz de resistir la seccioacuten con la mitad de armadura vertical en la cara traccionada y a continuacioacuten buscar a que altura el muro se encuentra sometido a un momento Md igual es decir buscar la profundidad a la que Mu = Md Debe tenerse en cuenta que la reduccioacuten de la armadura no podraacute hacerse en eacuteste punto sino que tendremos que prolongarla a partir de aquiacute en una longitud igual al canto uacutetil del alzado maacutes la longitud neta de anclaje ( lbneta ) Una vez que se obtiene la armadura del alzado por caacutelculo se comprobaraacute que cumple las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Figura 31 Armadura tipo en el alzado
4321 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten simple
Para el caacutelculo de la armadura vertical ( As1v y As2v ) podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 26
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3213 Resolucioacuten analiacutetica para el caso de una carga uniformemente repartida sobre el terreno-
Figura 19 Meacutetodo de Coulomb para un terreno con una carga uniformemente repartida Fuente 3
El peso de la cuntildea del terreno incluida la sobrecarga correspondiente viene dada por la siguiente expresioacuten
Igualando el peso (W) al de una cuntildea NMC de un relleno virtual de densidad ficticia γ 1 se obtiene la siguiente expresioacuten
Con lo cual ya podemos establecer analogiacutea con el caso anterior ya que una vez incluido el peso de la sobrecarga en el de la cuntildea el empuje ha de ser el mismo con lo cual
Donde Sustituyendo γ1 por su valor tenemos
322 Empuje activo en terrenos anegados
En los terrenos permeables anegados el empuje total seraacute la suma de los siguientes empujes parciales (fig 20)
1ordm- Empuje del terreno sumergido
2ordm- Empuje hidrostaacutetico en la zona sumergida
3ordm- Empuje del terreno situado por encima de la zona sumergida
4ordm- Empuje originado por la carga uniformemente repartida
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 15
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura20 Caacutelculo del empuje en terrenos anegados Fuente 31ordm- El empuje del terreno sumergido se calcularaacute a partir de un peso especiacutefico virtual (γ) en el cual se tiene en cuenta la disminucioacuten del empuje activo originada por el empuje ascensional del agua Dicho peso especiacutefico virtual viene dado por la siguiente foacutermula
Donde bull γ acute peso especiacutefico virtualbull γ densidad secabull n iacutendice de huecosbull γa peso especifico del agua
A falta de ensayos eacuteste se puede estimar a partir de las tablas 4 y 5
Tabla 4 Caracteriacutesticas empiacutericas de los Tabla 5 Densidades aproximadas de distintos
terrenos Fuente 9 suelos granulares Fuente 3
2ordm- Empuje hidrostaacutetico del agua en la zona sumergida se obtendraacute seguacuten la siguientes
3ordm y 4ordm- El empuje del terreno por encima de la zona sumergida y el provocado por la carga uniformemente repartida en caso de existir se calcularaacuten seguacuten las foacutermulas expuestas anteriormente para los terrenos sin nivel freaacuteticoIncluyendo eacutestos empujes parciales en la misma expresioacuten los empujes a una profundidad z quedan del siguiente modo
Si z le zo en ambas expresiones debe de hacerse zo = z
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 16
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
323 Empuje activo debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Figura 21 Caacutelculo del empuje debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Fuente 3
Se expone a continuacioacuten el meacutetodo seguido por el Civil Engineering Code of Praacutectice seguacuten el cual se determina el punto A trazando por el centro O de aplicacioacuten de la resultante de la carga repartida N la recta ON formando 40ordm con la horizontalSi el corte se produce en el trasdoacutes por debajo de la base del muro el efecto de la carga N puede ser despreciado
El empuje equivalente es
PH = λ H middotN
siendo N la resultante de la carga sobre el terreno y eacuteste se reparte en un ancho
b + x
El inconveniente de eacuteste meacutetodo es soacutelo permite calcular los esfuerzos a que estaacute sometido el muro en su arranque A eacuteste empuje debido a la carga concentrada deberaacute sumaacutersele el debido al peso del relleno contra el trasdoacutes con lo cual los valores del empuje activo vendraacuten determinados por las siguientes expresiones
324 Empuje activo en terrenos estratificados
Seguacuten la NBE-AE88 Acciones en la edificacioacuten en los terrenos constituidos por estratos de diversas caracteriacutesticas se determinaraacute el empuje total obteniendo la resultante de los empujes parciales correspondientes a cada uno de los estratos A este efecto cada uno de ellos se consideraraacute como un terreno homogeacuteneo sobre cuya superficie superior actuacutea una carga igual a la suma de los esos de los estratos superiores maacutes la que pueda existir sobre la superficie libre
33 Empuje al reposo
Este valor del empuje puede producirse cuando la deformabilidad del muro es extremadamente pequentildea El valor de λ es difiacutecil de evaluar pero en arenas suele variar entre 04 y 06 En terrenos granulares suele estimarse mediante la expresioacuten
λ = 1minus senϕUnivs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 17
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Siendo ϕ aacutengulo de rozamiento interno del terreno
En terrenos cohesivos λ alcanza valores entre 05 y 075
Un meacutetodo aproximado de uso frecuente es el que se recoge en la figura 22 Para el caso en que no haya carga sobre el relleno el diagrama triangular de presiones se sustituye por uno rectangular de valor dos tercios de la presioacuten maacutexima de empuje activo pero calculado con
λ = 1minus senϕSi existe carga sobre el terreno se opera de manera anaacuteloga
Figura 22 Caacutelculo del empuje al reposo Fuente 3
4 EL PROYECTO DE MUROS EN MEacuteNSULA
El proyecto de muros en meacutensula comprende las siguientes etapas
1ordm- Predimensionamiento
2ordm- Calculo de los empujes
3ordm- Comprobacioacuten de la estabilidad del elemento
31- Seguridad a deslizamiento
32- Seguridad a vuelco
33- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten en condiciones de servicio
34- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten bajo empuje incrementado
4ordm- Caacutelculos estructurales (armado)
41 Pre dimensionamiento
Interesa disponer de un meacutetodo de predimensionamiento que permita seleccionar las dimensiones del muro de forma que se eviten tanteos y repeticiones innecesarias en los caacutelculos
Como orientacioacuten al predimensionamiento de los muros en meacutensula a modo simplificado podriacuteamos tomar los siguientes paraacutemetros en funcioacuten de la altura total del muro
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 18
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Anchura de la zapata (aacute)
04H lt aacutelt 07H
- Canto de la zapata (h)
h = H10 ge 025m
- Espesor del fuste (a)
a = H10 ge 025m
Longitud de la puntera aacute 3
En el libro del profesor Calavera rdquoMuros de contencioacuten y muros de soacutetanordquo fuente3 existen una serie de aacutebacos que permiten abordar el predimensionamiento de muros en meacutensula de distintas tipologiacuteas de un modo maacutes exacto
42 ESTABILIDAD DEL ELEMENTO
421 SEGURIDAD A DESLIZAMIENTO
Seguacuten se puede apreciar en la figura 23 la fuerza que produce el deslizamiento es la componente horizontal del empuje activo PH
Las fuerzas que se oponen al deslizamiento son el rozamiento entre la base del muro y el terreno de cimentacioacuten y el eventual empuje pasivo Ep frente a la puntera del muro
La fuerza que se opone al deslizamiento viene dada por la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 23
bull PV Componente vertical del empuje activo
bull μ Coeficiente de rozamiento entre suelo y hormigoacuten
En general seraacute el resultado del correspondiente estudio geoteacutecnico A falta de datos maacutes precisos puede tomarse μ=tan ϕ siendo ϕ el aacutengulo de rozamiento interno del terreno base En la tabla 6 tomada de Calavera3 se indican valores del coeficiente de rozamiento para algunos tipos de suelo
bull Ep Empuje pasivo frente a la puntera del muro
Tabla 6 Coeficientes de rozamiento ( μ ) entre el suelo y el hormigoacuten Fuente 3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 19
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
El coeficiente de seguridad a deslizamiento viene dado por la siguiente expresioacuten
El valor del empuje pasivo en la puntera puede ser estimado conservadoramente mediante la foacutermula de Rankine
No se debe considerar el empuje pasivo a nivel superior de la puntera ya que eacuteste terreno ha sido excavado para la ejecucioacuten de la misma
En cuanto a los valores a adoptar para el coeficiente de seguridad a deslizamiento una posible solucioacuten es garantizar el valor Csdgt 1 suponiendo Ep = 0 en es decir no considerando el empuje pasivo en el estado de servicio y garantizar Csdgt 15 contando con Ep en estado liacutemite uacuteltimo
La profundidad de cimentacioacuten (D) no suele ser inferior a 100 m y en el caso de tener en cuenta el empuje pasivo en los caacutelculos el proyectista debe el asegurarse de que el terreno existe frente al muro en una distancia suficiente que suele estimarse en el doble de la profundidad de cimentacioacuten ( 2D ) y que esta existencia queda asegurada durante la vida del muro
Figura 23 Seguridad a deslizamiento del muro
422 SEGURIDAD A VUELCO
Como se aprecia en la figura 24 el vuelco del muro estaacute producido por el empuje horizontal
Despreciando el empuje pasivo en la puntera el coeficiente de seguridad a vuelco se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 24
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 20
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
Figura 24 Seguridad a vuelco del muro
423 TENSIONES SOBRE EL TERRENO DE CIMENTACIOacuteN
La comprobacioacuten se realiza en condiciones de servicio
Figura 25 Seguridad a hundimiento del muro
En primer lugar es preciso calcular la resultante Nc de todas las fuerzas verticales
fuerza aplicada en la base del cimiento
Nc = Nacute+PV
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 21
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
A continuacioacuten se calcula la excentricidad de la resultante (Nc) respecto al punto medio de la base del cimiento Esta excentricidad vendraacute dada por la siguiente foacutermula
donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro cargas en coronacioacuten (si hubiese) y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la
figura 25
bull Nc resultante de todas las fuerzas verticales que actuacutean sobre el cimiento
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento
bull en excentricidad de N respecto al punto medio de la base del cimiento
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la
puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
bull H altura total del muro
En funcioacuten del valor que tome en en relacioacuten a la sexta parte del ancho del cimientoaacute6 nos encontramos con dos casos
1ordm- Carga actuando con una excentricidad reducida
en le aacute6 (resultante dentro del nuacutecleo central)
En eacuteste caso la distribucioacuten de presiones bajo el terreno es una distribucioacuten trapezoidal (figura 26) y las presiones en los bordes de la zapata se obtienen mediante la ecuacioacuten
tomando la presioacuten maacutexima media y miacutenima los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 22
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 26 Distribucioacuten trapezoidal de presiones sobre el terreno
2ordm- Carga actuando con una excentricidad elevada
en gt aacute 6 (resultante fuera del nuacutecleo central)
En eacuteste caso se obtiene una distribucioacuten triangular (figura 27) pues no es posible que se produzcan tracciones bajo la zapata
En este caso la presioacuten maacutexima en el borde de la zapata vale
Figura 27 Distribucioacuten triangular de presiones sobre el terreno
Es recomendable limitar la excentricidad al valor
ya que de lo contrario la presioacuten en punta σ max crece excesivamente y a pequentildeos incrementos de la excentricidad e corresponden grandes incrementos en la presioacuten σ max
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 23
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En ambos casos 1ordm y 2ordm debe verificarse para la seguridad frente a hundimiento de la cimentacioacuten
toleraacutendose en el borde una presioacuten algo mayor que la admisible del terreno
43 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA (CAacuteLCULOS ESTRUCTURALES)
431 Deformada del muro
Para realizar un armado correcto en este tipo de elementos es fundamental tener en cuenta su deformada eacutesta nos indicaraacute las zonas traccionada y comprimidas
En las figuras 28 a 30 se muestra la armadura tipo y las zonas traccionadas y comprimidas en distintas tipologiacuteas de muros en meacutensula
Figura 28 Armadura tipo y deformada en muros con puntera y taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 24
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 29 Armadura tipo y deformada en muros con puntera Fuente7
Figura 30 Armadura tipo y deformada en muros con taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 25
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
432 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA DEL ALZADO
Para el caacutelculo de la armadura del muro se seguiraacute la EHE con sus artiacuteculos correspondientes
Se considera que funciona como una meacutensula empotrada en la zapata de canto ldquoardquo y un metro de anchura (b=1m) En caso de no poseer cargas verticales en coronacioacuten se calcularaacute como un elemento que trabaja a flexioacuten simple para ello se desprecia el peso del alzado y el posible empuje vertical del terreno
En muros de altura reducida (hasta 5 m) es normal calcular la armadura del alzado en su unioacuten con el cimiento ya que es la seccioacuten maacutes solicitada y llevarla hasta la coronacioacuten
En muros con alturas mayores es frecuente disminuir en un 50 la armadura a la altura en que esto resulte posible Para ello se tendraacute en cuenta el diagrama de momentos flectores buscando el punto en que eacutesta armadura deja de ser necesaria
Un procedimiento para calcular la altura a la que podemos reducir la armadura a la mitad consiste en calcular el Mu que es capaz de resistir la seccioacuten con la mitad de armadura vertical en la cara traccionada y a continuacioacuten buscar a que altura el muro se encuentra sometido a un momento Md igual es decir buscar la profundidad a la que Mu = Md Debe tenerse en cuenta que la reduccioacuten de la armadura no podraacute hacerse en eacuteste punto sino que tendremos que prolongarla a partir de aquiacute en una longitud igual al canto uacutetil del alzado maacutes la longitud neta de anclaje ( lbneta ) Una vez que se obtiene la armadura del alzado por caacutelculo se comprobaraacute que cumple las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Figura 31 Armadura tipo en el alzado
4321 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten simple
Para el caacutelculo de la armadura vertical ( As1v y As2v ) podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 26
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura20 Caacutelculo del empuje en terrenos anegados Fuente 31ordm- El empuje del terreno sumergido se calcularaacute a partir de un peso especiacutefico virtual (γ) en el cual se tiene en cuenta la disminucioacuten del empuje activo originada por el empuje ascensional del agua Dicho peso especiacutefico virtual viene dado por la siguiente foacutermula
Donde bull γ acute peso especiacutefico virtualbull γ densidad secabull n iacutendice de huecosbull γa peso especifico del agua
A falta de ensayos eacuteste se puede estimar a partir de las tablas 4 y 5
Tabla 4 Caracteriacutesticas empiacutericas de los Tabla 5 Densidades aproximadas de distintos
terrenos Fuente 9 suelos granulares Fuente 3
2ordm- Empuje hidrostaacutetico del agua en la zona sumergida se obtendraacute seguacuten la siguientes
3ordm y 4ordm- El empuje del terreno por encima de la zona sumergida y el provocado por la carga uniformemente repartida en caso de existir se calcularaacuten seguacuten las foacutermulas expuestas anteriormente para los terrenos sin nivel freaacuteticoIncluyendo eacutestos empujes parciales en la misma expresioacuten los empujes a una profundidad z quedan del siguiente modo
Si z le zo en ambas expresiones debe de hacerse zo = z
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 16
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
323 Empuje activo debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Figura 21 Caacutelculo del empuje debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Fuente 3
Se expone a continuacioacuten el meacutetodo seguido por el Civil Engineering Code of Praacutectice seguacuten el cual se determina el punto A trazando por el centro O de aplicacioacuten de la resultante de la carga repartida N la recta ON formando 40ordm con la horizontalSi el corte se produce en el trasdoacutes por debajo de la base del muro el efecto de la carga N puede ser despreciado
El empuje equivalente es
PH = λ H middotN
siendo N la resultante de la carga sobre el terreno y eacuteste se reparte en un ancho
b + x
El inconveniente de eacuteste meacutetodo es soacutelo permite calcular los esfuerzos a que estaacute sometido el muro en su arranque A eacuteste empuje debido a la carga concentrada deberaacute sumaacutersele el debido al peso del relleno contra el trasdoacutes con lo cual los valores del empuje activo vendraacuten determinados por las siguientes expresiones
324 Empuje activo en terrenos estratificados
Seguacuten la NBE-AE88 Acciones en la edificacioacuten en los terrenos constituidos por estratos de diversas caracteriacutesticas se determinaraacute el empuje total obteniendo la resultante de los empujes parciales correspondientes a cada uno de los estratos A este efecto cada uno de ellos se consideraraacute como un terreno homogeacuteneo sobre cuya superficie superior actuacutea una carga igual a la suma de los esos de los estratos superiores maacutes la que pueda existir sobre la superficie libre
33 Empuje al reposo
Este valor del empuje puede producirse cuando la deformabilidad del muro es extremadamente pequentildea El valor de λ es difiacutecil de evaluar pero en arenas suele variar entre 04 y 06 En terrenos granulares suele estimarse mediante la expresioacuten
λ = 1minus senϕUnivs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 17
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Siendo ϕ aacutengulo de rozamiento interno del terreno
En terrenos cohesivos λ alcanza valores entre 05 y 075
Un meacutetodo aproximado de uso frecuente es el que se recoge en la figura 22 Para el caso en que no haya carga sobre el relleno el diagrama triangular de presiones se sustituye por uno rectangular de valor dos tercios de la presioacuten maacutexima de empuje activo pero calculado con
λ = 1minus senϕSi existe carga sobre el terreno se opera de manera anaacuteloga
Figura 22 Caacutelculo del empuje al reposo Fuente 3
4 EL PROYECTO DE MUROS EN MEacuteNSULA
El proyecto de muros en meacutensula comprende las siguientes etapas
1ordm- Predimensionamiento
2ordm- Calculo de los empujes
3ordm- Comprobacioacuten de la estabilidad del elemento
31- Seguridad a deslizamiento
32- Seguridad a vuelco
33- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten en condiciones de servicio
34- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten bajo empuje incrementado
4ordm- Caacutelculos estructurales (armado)
41 Pre dimensionamiento
Interesa disponer de un meacutetodo de predimensionamiento que permita seleccionar las dimensiones del muro de forma que se eviten tanteos y repeticiones innecesarias en los caacutelculos
Como orientacioacuten al predimensionamiento de los muros en meacutensula a modo simplificado podriacuteamos tomar los siguientes paraacutemetros en funcioacuten de la altura total del muro
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 18
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Anchura de la zapata (aacute)
04H lt aacutelt 07H
- Canto de la zapata (h)
h = H10 ge 025m
- Espesor del fuste (a)
a = H10 ge 025m
Longitud de la puntera aacute 3
En el libro del profesor Calavera rdquoMuros de contencioacuten y muros de soacutetanordquo fuente3 existen una serie de aacutebacos que permiten abordar el predimensionamiento de muros en meacutensula de distintas tipologiacuteas de un modo maacutes exacto
42 ESTABILIDAD DEL ELEMENTO
421 SEGURIDAD A DESLIZAMIENTO
Seguacuten se puede apreciar en la figura 23 la fuerza que produce el deslizamiento es la componente horizontal del empuje activo PH
Las fuerzas que se oponen al deslizamiento son el rozamiento entre la base del muro y el terreno de cimentacioacuten y el eventual empuje pasivo Ep frente a la puntera del muro
La fuerza que se opone al deslizamiento viene dada por la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 23
bull PV Componente vertical del empuje activo
bull μ Coeficiente de rozamiento entre suelo y hormigoacuten
En general seraacute el resultado del correspondiente estudio geoteacutecnico A falta de datos maacutes precisos puede tomarse μ=tan ϕ siendo ϕ el aacutengulo de rozamiento interno del terreno base En la tabla 6 tomada de Calavera3 se indican valores del coeficiente de rozamiento para algunos tipos de suelo
bull Ep Empuje pasivo frente a la puntera del muro
Tabla 6 Coeficientes de rozamiento ( μ ) entre el suelo y el hormigoacuten Fuente 3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 19
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
El coeficiente de seguridad a deslizamiento viene dado por la siguiente expresioacuten
El valor del empuje pasivo en la puntera puede ser estimado conservadoramente mediante la foacutermula de Rankine
No se debe considerar el empuje pasivo a nivel superior de la puntera ya que eacuteste terreno ha sido excavado para la ejecucioacuten de la misma
En cuanto a los valores a adoptar para el coeficiente de seguridad a deslizamiento una posible solucioacuten es garantizar el valor Csdgt 1 suponiendo Ep = 0 en es decir no considerando el empuje pasivo en el estado de servicio y garantizar Csdgt 15 contando con Ep en estado liacutemite uacuteltimo
La profundidad de cimentacioacuten (D) no suele ser inferior a 100 m y en el caso de tener en cuenta el empuje pasivo en los caacutelculos el proyectista debe el asegurarse de que el terreno existe frente al muro en una distancia suficiente que suele estimarse en el doble de la profundidad de cimentacioacuten ( 2D ) y que esta existencia queda asegurada durante la vida del muro
Figura 23 Seguridad a deslizamiento del muro
422 SEGURIDAD A VUELCO
Como se aprecia en la figura 24 el vuelco del muro estaacute producido por el empuje horizontal
Despreciando el empuje pasivo en la puntera el coeficiente de seguridad a vuelco se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 24
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 20
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
Figura 24 Seguridad a vuelco del muro
423 TENSIONES SOBRE EL TERRENO DE CIMENTACIOacuteN
La comprobacioacuten se realiza en condiciones de servicio
Figura 25 Seguridad a hundimiento del muro
En primer lugar es preciso calcular la resultante Nc de todas las fuerzas verticales
fuerza aplicada en la base del cimiento
Nc = Nacute+PV
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 21
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
A continuacioacuten se calcula la excentricidad de la resultante (Nc) respecto al punto medio de la base del cimiento Esta excentricidad vendraacute dada por la siguiente foacutermula
donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro cargas en coronacioacuten (si hubiese) y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la
figura 25
bull Nc resultante de todas las fuerzas verticales que actuacutean sobre el cimiento
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento
bull en excentricidad de N respecto al punto medio de la base del cimiento
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la
puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
bull H altura total del muro
En funcioacuten del valor que tome en en relacioacuten a la sexta parte del ancho del cimientoaacute6 nos encontramos con dos casos
1ordm- Carga actuando con una excentricidad reducida
en le aacute6 (resultante dentro del nuacutecleo central)
En eacuteste caso la distribucioacuten de presiones bajo el terreno es una distribucioacuten trapezoidal (figura 26) y las presiones en los bordes de la zapata se obtienen mediante la ecuacioacuten
tomando la presioacuten maacutexima media y miacutenima los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 22
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 26 Distribucioacuten trapezoidal de presiones sobre el terreno
2ordm- Carga actuando con una excentricidad elevada
en gt aacute 6 (resultante fuera del nuacutecleo central)
En eacuteste caso se obtiene una distribucioacuten triangular (figura 27) pues no es posible que se produzcan tracciones bajo la zapata
En este caso la presioacuten maacutexima en el borde de la zapata vale
Figura 27 Distribucioacuten triangular de presiones sobre el terreno
Es recomendable limitar la excentricidad al valor
ya que de lo contrario la presioacuten en punta σ max crece excesivamente y a pequentildeos incrementos de la excentricidad e corresponden grandes incrementos en la presioacuten σ max
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 23
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En ambos casos 1ordm y 2ordm debe verificarse para la seguridad frente a hundimiento de la cimentacioacuten
toleraacutendose en el borde una presioacuten algo mayor que la admisible del terreno
43 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA (CAacuteLCULOS ESTRUCTURALES)
431 Deformada del muro
Para realizar un armado correcto en este tipo de elementos es fundamental tener en cuenta su deformada eacutesta nos indicaraacute las zonas traccionada y comprimidas
En las figuras 28 a 30 se muestra la armadura tipo y las zonas traccionadas y comprimidas en distintas tipologiacuteas de muros en meacutensula
Figura 28 Armadura tipo y deformada en muros con puntera y taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 24
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 29 Armadura tipo y deformada en muros con puntera Fuente7
Figura 30 Armadura tipo y deformada en muros con taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 25
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
432 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA DEL ALZADO
Para el caacutelculo de la armadura del muro se seguiraacute la EHE con sus artiacuteculos correspondientes
Se considera que funciona como una meacutensula empotrada en la zapata de canto ldquoardquo y un metro de anchura (b=1m) En caso de no poseer cargas verticales en coronacioacuten se calcularaacute como un elemento que trabaja a flexioacuten simple para ello se desprecia el peso del alzado y el posible empuje vertical del terreno
En muros de altura reducida (hasta 5 m) es normal calcular la armadura del alzado en su unioacuten con el cimiento ya que es la seccioacuten maacutes solicitada y llevarla hasta la coronacioacuten
En muros con alturas mayores es frecuente disminuir en un 50 la armadura a la altura en que esto resulte posible Para ello se tendraacute en cuenta el diagrama de momentos flectores buscando el punto en que eacutesta armadura deja de ser necesaria
Un procedimiento para calcular la altura a la que podemos reducir la armadura a la mitad consiste en calcular el Mu que es capaz de resistir la seccioacuten con la mitad de armadura vertical en la cara traccionada y a continuacioacuten buscar a que altura el muro se encuentra sometido a un momento Md igual es decir buscar la profundidad a la que Mu = Md Debe tenerse en cuenta que la reduccioacuten de la armadura no podraacute hacerse en eacuteste punto sino que tendremos que prolongarla a partir de aquiacute en una longitud igual al canto uacutetil del alzado maacutes la longitud neta de anclaje ( lbneta ) Una vez que se obtiene la armadura del alzado por caacutelculo se comprobaraacute que cumple las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Figura 31 Armadura tipo en el alzado
4321 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten simple
Para el caacutelculo de la armadura vertical ( As1v y As2v ) podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 26
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
323 Empuje activo debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Figura 21 Caacutelculo del empuje debido a cargas puntuales o concentradas en aacutereas reducidas
Fuente 3
Se expone a continuacioacuten el meacutetodo seguido por el Civil Engineering Code of Praacutectice seguacuten el cual se determina el punto A trazando por el centro O de aplicacioacuten de la resultante de la carga repartida N la recta ON formando 40ordm con la horizontalSi el corte se produce en el trasdoacutes por debajo de la base del muro el efecto de la carga N puede ser despreciado
El empuje equivalente es
PH = λ H middotN
siendo N la resultante de la carga sobre el terreno y eacuteste se reparte en un ancho
b + x
El inconveniente de eacuteste meacutetodo es soacutelo permite calcular los esfuerzos a que estaacute sometido el muro en su arranque A eacuteste empuje debido a la carga concentrada deberaacute sumaacutersele el debido al peso del relleno contra el trasdoacutes con lo cual los valores del empuje activo vendraacuten determinados por las siguientes expresiones
324 Empuje activo en terrenos estratificados
Seguacuten la NBE-AE88 Acciones en la edificacioacuten en los terrenos constituidos por estratos de diversas caracteriacutesticas se determinaraacute el empuje total obteniendo la resultante de los empujes parciales correspondientes a cada uno de los estratos A este efecto cada uno de ellos se consideraraacute como un terreno homogeacuteneo sobre cuya superficie superior actuacutea una carga igual a la suma de los esos de los estratos superiores maacutes la que pueda existir sobre la superficie libre
33 Empuje al reposo
Este valor del empuje puede producirse cuando la deformabilidad del muro es extremadamente pequentildea El valor de λ es difiacutecil de evaluar pero en arenas suele variar entre 04 y 06 En terrenos granulares suele estimarse mediante la expresioacuten
λ = 1minus senϕUnivs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 17
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Siendo ϕ aacutengulo de rozamiento interno del terreno
En terrenos cohesivos λ alcanza valores entre 05 y 075
Un meacutetodo aproximado de uso frecuente es el que se recoge en la figura 22 Para el caso en que no haya carga sobre el relleno el diagrama triangular de presiones se sustituye por uno rectangular de valor dos tercios de la presioacuten maacutexima de empuje activo pero calculado con
λ = 1minus senϕSi existe carga sobre el terreno se opera de manera anaacuteloga
Figura 22 Caacutelculo del empuje al reposo Fuente 3
4 EL PROYECTO DE MUROS EN MEacuteNSULA
El proyecto de muros en meacutensula comprende las siguientes etapas
1ordm- Predimensionamiento
2ordm- Calculo de los empujes
3ordm- Comprobacioacuten de la estabilidad del elemento
31- Seguridad a deslizamiento
32- Seguridad a vuelco
33- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten en condiciones de servicio
34- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten bajo empuje incrementado
4ordm- Caacutelculos estructurales (armado)
41 Pre dimensionamiento
Interesa disponer de un meacutetodo de predimensionamiento que permita seleccionar las dimensiones del muro de forma que se eviten tanteos y repeticiones innecesarias en los caacutelculos
Como orientacioacuten al predimensionamiento de los muros en meacutensula a modo simplificado podriacuteamos tomar los siguientes paraacutemetros en funcioacuten de la altura total del muro
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 18
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Anchura de la zapata (aacute)
04H lt aacutelt 07H
- Canto de la zapata (h)
h = H10 ge 025m
- Espesor del fuste (a)
a = H10 ge 025m
Longitud de la puntera aacute 3
En el libro del profesor Calavera rdquoMuros de contencioacuten y muros de soacutetanordquo fuente3 existen una serie de aacutebacos que permiten abordar el predimensionamiento de muros en meacutensula de distintas tipologiacuteas de un modo maacutes exacto
42 ESTABILIDAD DEL ELEMENTO
421 SEGURIDAD A DESLIZAMIENTO
Seguacuten se puede apreciar en la figura 23 la fuerza que produce el deslizamiento es la componente horizontal del empuje activo PH
Las fuerzas que se oponen al deslizamiento son el rozamiento entre la base del muro y el terreno de cimentacioacuten y el eventual empuje pasivo Ep frente a la puntera del muro
La fuerza que se opone al deslizamiento viene dada por la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 23
bull PV Componente vertical del empuje activo
bull μ Coeficiente de rozamiento entre suelo y hormigoacuten
En general seraacute el resultado del correspondiente estudio geoteacutecnico A falta de datos maacutes precisos puede tomarse μ=tan ϕ siendo ϕ el aacutengulo de rozamiento interno del terreno base En la tabla 6 tomada de Calavera3 se indican valores del coeficiente de rozamiento para algunos tipos de suelo
bull Ep Empuje pasivo frente a la puntera del muro
Tabla 6 Coeficientes de rozamiento ( μ ) entre el suelo y el hormigoacuten Fuente 3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 19
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
El coeficiente de seguridad a deslizamiento viene dado por la siguiente expresioacuten
El valor del empuje pasivo en la puntera puede ser estimado conservadoramente mediante la foacutermula de Rankine
No se debe considerar el empuje pasivo a nivel superior de la puntera ya que eacuteste terreno ha sido excavado para la ejecucioacuten de la misma
En cuanto a los valores a adoptar para el coeficiente de seguridad a deslizamiento una posible solucioacuten es garantizar el valor Csdgt 1 suponiendo Ep = 0 en es decir no considerando el empuje pasivo en el estado de servicio y garantizar Csdgt 15 contando con Ep en estado liacutemite uacuteltimo
La profundidad de cimentacioacuten (D) no suele ser inferior a 100 m y en el caso de tener en cuenta el empuje pasivo en los caacutelculos el proyectista debe el asegurarse de que el terreno existe frente al muro en una distancia suficiente que suele estimarse en el doble de la profundidad de cimentacioacuten ( 2D ) y que esta existencia queda asegurada durante la vida del muro
Figura 23 Seguridad a deslizamiento del muro
422 SEGURIDAD A VUELCO
Como se aprecia en la figura 24 el vuelco del muro estaacute producido por el empuje horizontal
Despreciando el empuje pasivo en la puntera el coeficiente de seguridad a vuelco se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 24
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 20
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
Figura 24 Seguridad a vuelco del muro
423 TENSIONES SOBRE EL TERRENO DE CIMENTACIOacuteN
La comprobacioacuten se realiza en condiciones de servicio
Figura 25 Seguridad a hundimiento del muro
En primer lugar es preciso calcular la resultante Nc de todas las fuerzas verticales
fuerza aplicada en la base del cimiento
Nc = Nacute+PV
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 21
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
A continuacioacuten se calcula la excentricidad de la resultante (Nc) respecto al punto medio de la base del cimiento Esta excentricidad vendraacute dada por la siguiente foacutermula
donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro cargas en coronacioacuten (si hubiese) y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la
figura 25
bull Nc resultante de todas las fuerzas verticales que actuacutean sobre el cimiento
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento
bull en excentricidad de N respecto al punto medio de la base del cimiento
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la
puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
bull H altura total del muro
En funcioacuten del valor que tome en en relacioacuten a la sexta parte del ancho del cimientoaacute6 nos encontramos con dos casos
1ordm- Carga actuando con una excentricidad reducida
en le aacute6 (resultante dentro del nuacutecleo central)
En eacuteste caso la distribucioacuten de presiones bajo el terreno es una distribucioacuten trapezoidal (figura 26) y las presiones en los bordes de la zapata se obtienen mediante la ecuacioacuten
tomando la presioacuten maacutexima media y miacutenima los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 22
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 26 Distribucioacuten trapezoidal de presiones sobre el terreno
2ordm- Carga actuando con una excentricidad elevada
en gt aacute 6 (resultante fuera del nuacutecleo central)
En eacuteste caso se obtiene una distribucioacuten triangular (figura 27) pues no es posible que se produzcan tracciones bajo la zapata
En este caso la presioacuten maacutexima en el borde de la zapata vale
Figura 27 Distribucioacuten triangular de presiones sobre el terreno
Es recomendable limitar la excentricidad al valor
ya que de lo contrario la presioacuten en punta σ max crece excesivamente y a pequentildeos incrementos de la excentricidad e corresponden grandes incrementos en la presioacuten σ max
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 23
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En ambos casos 1ordm y 2ordm debe verificarse para la seguridad frente a hundimiento de la cimentacioacuten
toleraacutendose en el borde una presioacuten algo mayor que la admisible del terreno
43 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA (CAacuteLCULOS ESTRUCTURALES)
431 Deformada del muro
Para realizar un armado correcto en este tipo de elementos es fundamental tener en cuenta su deformada eacutesta nos indicaraacute las zonas traccionada y comprimidas
En las figuras 28 a 30 se muestra la armadura tipo y las zonas traccionadas y comprimidas en distintas tipologiacuteas de muros en meacutensula
Figura 28 Armadura tipo y deformada en muros con puntera y taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 24
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 29 Armadura tipo y deformada en muros con puntera Fuente7
Figura 30 Armadura tipo y deformada en muros con taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 25
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
432 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA DEL ALZADO
Para el caacutelculo de la armadura del muro se seguiraacute la EHE con sus artiacuteculos correspondientes
Se considera que funciona como una meacutensula empotrada en la zapata de canto ldquoardquo y un metro de anchura (b=1m) En caso de no poseer cargas verticales en coronacioacuten se calcularaacute como un elemento que trabaja a flexioacuten simple para ello se desprecia el peso del alzado y el posible empuje vertical del terreno
En muros de altura reducida (hasta 5 m) es normal calcular la armadura del alzado en su unioacuten con el cimiento ya que es la seccioacuten maacutes solicitada y llevarla hasta la coronacioacuten
En muros con alturas mayores es frecuente disminuir en un 50 la armadura a la altura en que esto resulte posible Para ello se tendraacute en cuenta el diagrama de momentos flectores buscando el punto en que eacutesta armadura deja de ser necesaria
Un procedimiento para calcular la altura a la que podemos reducir la armadura a la mitad consiste en calcular el Mu que es capaz de resistir la seccioacuten con la mitad de armadura vertical en la cara traccionada y a continuacioacuten buscar a que altura el muro se encuentra sometido a un momento Md igual es decir buscar la profundidad a la que Mu = Md Debe tenerse en cuenta que la reduccioacuten de la armadura no podraacute hacerse en eacuteste punto sino que tendremos que prolongarla a partir de aquiacute en una longitud igual al canto uacutetil del alzado maacutes la longitud neta de anclaje ( lbneta ) Una vez que se obtiene la armadura del alzado por caacutelculo se comprobaraacute que cumple las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Figura 31 Armadura tipo en el alzado
4321 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten simple
Para el caacutelculo de la armadura vertical ( As1v y As2v ) podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 26
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Siendo ϕ aacutengulo de rozamiento interno del terreno
En terrenos cohesivos λ alcanza valores entre 05 y 075
Un meacutetodo aproximado de uso frecuente es el que se recoge en la figura 22 Para el caso en que no haya carga sobre el relleno el diagrama triangular de presiones se sustituye por uno rectangular de valor dos tercios de la presioacuten maacutexima de empuje activo pero calculado con
λ = 1minus senϕSi existe carga sobre el terreno se opera de manera anaacuteloga
Figura 22 Caacutelculo del empuje al reposo Fuente 3
4 EL PROYECTO DE MUROS EN MEacuteNSULA
El proyecto de muros en meacutensula comprende las siguientes etapas
1ordm- Predimensionamiento
2ordm- Calculo de los empujes
3ordm- Comprobacioacuten de la estabilidad del elemento
31- Seguridad a deslizamiento
32- Seguridad a vuelco
33- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten en condiciones de servicio
34- Tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten bajo empuje incrementado
4ordm- Caacutelculos estructurales (armado)
41 Pre dimensionamiento
Interesa disponer de un meacutetodo de predimensionamiento que permita seleccionar las dimensiones del muro de forma que se eviten tanteos y repeticiones innecesarias en los caacutelculos
Como orientacioacuten al predimensionamiento de los muros en meacutensula a modo simplificado podriacuteamos tomar los siguientes paraacutemetros en funcioacuten de la altura total del muro
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 18
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Anchura de la zapata (aacute)
04H lt aacutelt 07H
- Canto de la zapata (h)
h = H10 ge 025m
- Espesor del fuste (a)
a = H10 ge 025m
Longitud de la puntera aacute 3
En el libro del profesor Calavera rdquoMuros de contencioacuten y muros de soacutetanordquo fuente3 existen una serie de aacutebacos que permiten abordar el predimensionamiento de muros en meacutensula de distintas tipologiacuteas de un modo maacutes exacto
42 ESTABILIDAD DEL ELEMENTO
421 SEGURIDAD A DESLIZAMIENTO
Seguacuten se puede apreciar en la figura 23 la fuerza que produce el deslizamiento es la componente horizontal del empuje activo PH
Las fuerzas que se oponen al deslizamiento son el rozamiento entre la base del muro y el terreno de cimentacioacuten y el eventual empuje pasivo Ep frente a la puntera del muro
La fuerza que se opone al deslizamiento viene dada por la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 23
bull PV Componente vertical del empuje activo
bull μ Coeficiente de rozamiento entre suelo y hormigoacuten
En general seraacute el resultado del correspondiente estudio geoteacutecnico A falta de datos maacutes precisos puede tomarse μ=tan ϕ siendo ϕ el aacutengulo de rozamiento interno del terreno base En la tabla 6 tomada de Calavera3 se indican valores del coeficiente de rozamiento para algunos tipos de suelo
bull Ep Empuje pasivo frente a la puntera del muro
Tabla 6 Coeficientes de rozamiento ( μ ) entre el suelo y el hormigoacuten Fuente 3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 19
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
El coeficiente de seguridad a deslizamiento viene dado por la siguiente expresioacuten
El valor del empuje pasivo en la puntera puede ser estimado conservadoramente mediante la foacutermula de Rankine
No se debe considerar el empuje pasivo a nivel superior de la puntera ya que eacuteste terreno ha sido excavado para la ejecucioacuten de la misma
En cuanto a los valores a adoptar para el coeficiente de seguridad a deslizamiento una posible solucioacuten es garantizar el valor Csdgt 1 suponiendo Ep = 0 en es decir no considerando el empuje pasivo en el estado de servicio y garantizar Csdgt 15 contando con Ep en estado liacutemite uacuteltimo
La profundidad de cimentacioacuten (D) no suele ser inferior a 100 m y en el caso de tener en cuenta el empuje pasivo en los caacutelculos el proyectista debe el asegurarse de que el terreno existe frente al muro en una distancia suficiente que suele estimarse en el doble de la profundidad de cimentacioacuten ( 2D ) y que esta existencia queda asegurada durante la vida del muro
Figura 23 Seguridad a deslizamiento del muro
422 SEGURIDAD A VUELCO
Como se aprecia en la figura 24 el vuelco del muro estaacute producido por el empuje horizontal
Despreciando el empuje pasivo en la puntera el coeficiente de seguridad a vuelco se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 24
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 20
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
Figura 24 Seguridad a vuelco del muro
423 TENSIONES SOBRE EL TERRENO DE CIMENTACIOacuteN
La comprobacioacuten se realiza en condiciones de servicio
Figura 25 Seguridad a hundimiento del muro
En primer lugar es preciso calcular la resultante Nc de todas las fuerzas verticales
fuerza aplicada en la base del cimiento
Nc = Nacute+PV
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 21
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
A continuacioacuten se calcula la excentricidad de la resultante (Nc) respecto al punto medio de la base del cimiento Esta excentricidad vendraacute dada por la siguiente foacutermula
donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro cargas en coronacioacuten (si hubiese) y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la
figura 25
bull Nc resultante de todas las fuerzas verticales que actuacutean sobre el cimiento
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento
bull en excentricidad de N respecto al punto medio de la base del cimiento
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la
puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
bull H altura total del muro
En funcioacuten del valor que tome en en relacioacuten a la sexta parte del ancho del cimientoaacute6 nos encontramos con dos casos
1ordm- Carga actuando con una excentricidad reducida
en le aacute6 (resultante dentro del nuacutecleo central)
En eacuteste caso la distribucioacuten de presiones bajo el terreno es una distribucioacuten trapezoidal (figura 26) y las presiones en los bordes de la zapata se obtienen mediante la ecuacioacuten
tomando la presioacuten maacutexima media y miacutenima los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 22
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 26 Distribucioacuten trapezoidal de presiones sobre el terreno
2ordm- Carga actuando con una excentricidad elevada
en gt aacute 6 (resultante fuera del nuacutecleo central)
En eacuteste caso se obtiene una distribucioacuten triangular (figura 27) pues no es posible que se produzcan tracciones bajo la zapata
En este caso la presioacuten maacutexima en el borde de la zapata vale
Figura 27 Distribucioacuten triangular de presiones sobre el terreno
Es recomendable limitar la excentricidad al valor
ya que de lo contrario la presioacuten en punta σ max crece excesivamente y a pequentildeos incrementos de la excentricidad e corresponden grandes incrementos en la presioacuten σ max
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 23
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En ambos casos 1ordm y 2ordm debe verificarse para la seguridad frente a hundimiento de la cimentacioacuten
toleraacutendose en el borde una presioacuten algo mayor que la admisible del terreno
43 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA (CAacuteLCULOS ESTRUCTURALES)
431 Deformada del muro
Para realizar un armado correcto en este tipo de elementos es fundamental tener en cuenta su deformada eacutesta nos indicaraacute las zonas traccionada y comprimidas
En las figuras 28 a 30 se muestra la armadura tipo y las zonas traccionadas y comprimidas en distintas tipologiacuteas de muros en meacutensula
Figura 28 Armadura tipo y deformada en muros con puntera y taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 24
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 29 Armadura tipo y deformada en muros con puntera Fuente7
Figura 30 Armadura tipo y deformada en muros con taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 25
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
432 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA DEL ALZADO
Para el caacutelculo de la armadura del muro se seguiraacute la EHE con sus artiacuteculos correspondientes
Se considera que funciona como una meacutensula empotrada en la zapata de canto ldquoardquo y un metro de anchura (b=1m) En caso de no poseer cargas verticales en coronacioacuten se calcularaacute como un elemento que trabaja a flexioacuten simple para ello se desprecia el peso del alzado y el posible empuje vertical del terreno
En muros de altura reducida (hasta 5 m) es normal calcular la armadura del alzado en su unioacuten con el cimiento ya que es la seccioacuten maacutes solicitada y llevarla hasta la coronacioacuten
En muros con alturas mayores es frecuente disminuir en un 50 la armadura a la altura en que esto resulte posible Para ello se tendraacute en cuenta el diagrama de momentos flectores buscando el punto en que eacutesta armadura deja de ser necesaria
Un procedimiento para calcular la altura a la que podemos reducir la armadura a la mitad consiste en calcular el Mu que es capaz de resistir la seccioacuten con la mitad de armadura vertical en la cara traccionada y a continuacioacuten buscar a que altura el muro se encuentra sometido a un momento Md igual es decir buscar la profundidad a la que Mu = Md Debe tenerse en cuenta que la reduccioacuten de la armadura no podraacute hacerse en eacuteste punto sino que tendremos que prolongarla a partir de aquiacute en una longitud igual al canto uacutetil del alzado maacutes la longitud neta de anclaje ( lbneta ) Una vez que se obtiene la armadura del alzado por caacutelculo se comprobaraacute que cumple las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Figura 31 Armadura tipo en el alzado
4321 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten simple
Para el caacutelculo de la armadura vertical ( As1v y As2v ) podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 26
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Anchura de la zapata (aacute)
04H lt aacutelt 07H
- Canto de la zapata (h)
h = H10 ge 025m
- Espesor del fuste (a)
a = H10 ge 025m
Longitud de la puntera aacute 3
En el libro del profesor Calavera rdquoMuros de contencioacuten y muros de soacutetanordquo fuente3 existen una serie de aacutebacos que permiten abordar el predimensionamiento de muros en meacutensula de distintas tipologiacuteas de un modo maacutes exacto
42 ESTABILIDAD DEL ELEMENTO
421 SEGURIDAD A DESLIZAMIENTO
Seguacuten se puede apreciar en la figura 23 la fuerza que produce el deslizamiento es la componente horizontal del empuje activo PH
Las fuerzas que se oponen al deslizamiento son el rozamiento entre la base del muro y el terreno de cimentacioacuten y el eventual empuje pasivo Ep frente a la puntera del muro
La fuerza que se opone al deslizamiento viene dada por la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 23
bull PV Componente vertical del empuje activo
bull μ Coeficiente de rozamiento entre suelo y hormigoacuten
En general seraacute el resultado del correspondiente estudio geoteacutecnico A falta de datos maacutes precisos puede tomarse μ=tan ϕ siendo ϕ el aacutengulo de rozamiento interno del terreno base En la tabla 6 tomada de Calavera3 se indican valores del coeficiente de rozamiento para algunos tipos de suelo
bull Ep Empuje pasivo frente a la puntera del muro
Tabla 6 Coeficientes de rozamiento ( μ ) entre el suelo y el hormigoacuten Fuente 3
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 19
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
El coeficiente de seguridad a deslizamiento viene dado por la siguiente expresioacuten
El valor del empuje pasivo en la puntera puede ser estimado conservadoramente mediante la foacutermula de Rankine
No se debe considerar el empuje pasivo a nivel superior de la puntera ya que eacuteste terreno ha sido excavado para la ejecucioacuten de la misma
En cuanto a los valores a adoptar para el coeficiente de seguridad a deslizamiento una posible solucioacuten es garantizar el valor Csdgt 1 suponiendo Ep = 0 en es decir no considerando el empuje pasivo en el estado de servicio y garantizar Csdgt 15 contando con Ep en estado liacutemite uacuteltimo
La profundidad de cimentacioacuten (D) no suele ser inferior a 100 m y en el caso de tener en cuenta el empuje pasivo en los caacutelculos el proyectista debe el asegurarse de que el terreno existe frente al muro en una distancia suficiente que suele estimarse en el doble de la profundidad de cimentacioacuten ( 2D ) y que esta existencia queda asegurada durante la vida del muro
Figura 23 Seguridad a deslizamiento del muro
422 SEGURIDAD A VUELCO
Como se aprecia en la figura 24 el vuelco del muro estaacute producido por el empuje horizontal
Despreciando el empuje pasivo en la puntera el coeficiente de seguridad a vuelco se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 24
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 20
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
Figura 24 Seguridad a vuelco del muro
423 TENSIONES SOBRE EL TERRENO DE CIMENTACIOacuteN
La comprobacioacuten se realiza en condiciones de servicio
Figura 25 Seguridad a hundimiento del muro
En primer lugar es preciso calcular la resultante Nc de todas las fuerzas verticales
fuerza aplicada en la base del cimiento
Nc = Nacute+PV
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 21
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
A continuacioacuten se calcula la excentricidad de la resultante (Nc) respecto al punto medio de la base del cimiento Esta excentricidad vendraacute dada por la siguiente foacutermula
donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro cargas en coronacioacuten (si hubiese) y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la
figura 25
bull Nc resultante de todas las fuerzas verticales que actuacutean sobre el cimiento
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento
bull en excentricidad de N respecto al punto medio de la base del cimiento
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la
puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
bull H altura total del muro
En funcioacuten del valor que tome en en relacioacuten a la sexta parte del ancho del cimientoaacute6 nos encontramos con dos casos
1ordm- Carga actuando con una excentricidad reducida
en le aacute6 (resultante dentro del nuacutecleo central)
En eacuteste caso la distribucioacuten de presiones bajo el terreno es una distribucioacuten trapezoidal (figura 26) y las presiones en los bordes de la zapata se obtienen mediante la ecuacioacuten
tomando la presioacuten maacutexima media y miacutenima los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 22
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 26 Distribucioacuten trapezoidal de presiones sobre el terreno
2ordm- Carga actuando con una excentricidad elevada
en gt aacute 6 (resultante fuera del nuacutecleo central)
En eacuteste caso se obtiene una distribucioacuten triangular (figura 27) pues no es posible que se produzcan tracciones bajo la zapata
En este caso la presioacuten maacutexima en el borde de la zapata vale
Figura 27 Distribucioacuten triangular de presiones sobre el terreno
Es recomendable limitar la excentricidad al valor
ya que de lo contrario la presioacuten en punta σ max crece excesivamente y a pequentildeos incrementos de la excentricidad e corresponden grandes incrementos en la presioacuten σ max
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 23
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En ambos casos 1ordm y 2ordm debe verificarse para la seguridad frente a hundimiento de la cimentacioacuten
toleraacutendose en el borde una presioacuten algo mayor que la admisible del terreno
43 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA (CAacuteLCULOS ESTRUCTURALES)
431 Deformada del muro
Para realizar un armado correcto en este tipo de elementos es fundamental tener en cuenta su deformada eacutesta nos indicaraacute las zonas traccionada y comprimidas
En las figuras 28 a 30 se muestra la armadura tipo y las zonas traccionadas y comprimidas en distintas tipologiacuteas de muros en meacutensula
Figura 28 Armadura tipo y deformada en muros con puntera y taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 24
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 29 Armadura tipo y deformada en muros con puntera Fuente7
Figura 30 Armadura tipo y deformada en muros con taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 25
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
432 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA DEL ALZADO
Para el caacutelculo de la armadura del muro se seguiraacute la EHE con sus artiacuteculos correspondientes
Se considera que funciona como una meacutensula empotrada en la zapata de canto ldquoardquo y un metro de anchura (b=1m) En caso de no poseer cargas verticales en coronacioacuten se calcularaacute como un elemento que trabaja a flexioacuten simple para ello se desprecia el peso del alzado y el posible empuje vertical del terreno
En muros de altura reducida (hasta 5 m) es normal calcular la armadura del alzado en su unioacuten con el cimiento ya que es la seccioacuten maacutes solicitada y llevarla hasta la coronacioacuten
En muros con alturas mayores es frecuente disminuir en un 50 la armadura a la altura en que esto resulte posible Para ello se tendraacute en cuenta el diagrama de momentos flectores buscando el punto en que eacutesta armadura deja de ser necesaria
Un procedimiento para calcular la altura a la que podemos reducir la armadura a la mitad consiste en calcular el Mu que es capaz de resistir la seccioacuten con la mitad de armadura vertical en la cara traccionada y a continuacioacuten buscar a que altura el muro se encuentra sometido a un momento Md igual es decir buscar la profundidad a la que Mu = Md Debe tenerse en cuenta que la reduccioacuten de la armadura no podraacute hacerse en eacuteste punto sino que tendremos que prolongarla a partir de aquiacute en una longitud igual al canto uacutetil del alzado maacutes la longitud neta de anclaje ( lbneta ) Una vez que se obtiene la armadura del alzado por caacutelculo se comprobaraacute que cumple las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Figura 31 Armadura tipo en el alzado
4321 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten simple
Para el caacutelculo de la armadura vertical ( As1v y As2v ) podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 26
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
El coeficiente de seguridad a deslizamiento viene dado por la siguiente expresioacuten
El valor del empuje pasivo en la puntera puede ser estimado conservadoramente mediante la foacutermula de Rankine
No se debe considerar el empuje pasivo a nivel superior de la puntera ya que eacuteste terreno ha sido excavado para la ejecucioacuten de la misma
En cuanto a los valores a adoptar para el coeficiente de seguridad a deslizamiento una posible solucioacuten es garantizar el valor Csdgt 1 suponiendo Ep = 0 en es decir no considerando el empuje pasivo en el estado de servicio y garantizar Csdgt 15 contando con Ep en estado liacutemite uacuteltimo
La profundidad de cimentacioacuten (D) no suele ser inferior a 100 m y en el caso de tener en cuenta el empuje pasivo en los caacutelculos el proyectista debe el asegurarse de que el terreno existe frente al muro en una distancia suficiente que suele estimarse en el doble de la profundidad de cimentacioacuten ( 2D ) y que esta existencia queda asegurada durante la vida del muro
Figura 23 Seguridad a deslizamiento del muro
422 SEGURIDAD A VUELCO
Como se aprecia en la figura 24 el vuelco del muro estaacute producido por el empuje horizontal
Despreciando el empuje pasivo en la puntera el coeficiente de seguridad a vuelco se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la figura 24
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 20
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
Figura 24 Seguridad a vuelco del muro
423 TENSIONES SOBRE EL TERRENO DE CIMENTACIOacuteN
La comprobacioacuten se realiza en condiciones de servicio
Figura 25 Seguridad a hundimiento del muro
En primer lugar es preciso calcular la resultante Nc de todas las fuerzas verticales
fuerza aplicada en la base del cimiento
Nc = Nacute+PV
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 21
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
A continuacioacuten se calcula la excentricidad de la resultante (Nc) respecto al punto medio de la base del cimiento Esta excentricidad vendraacute dada por la siguiente foacutermula
donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro cargas en coronacioacuten (si hubiese) y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la
figura 25
bull Nc resultante de todas las fuerzas verticales que actuacutean sobre el cimiento
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento
bull en excentricidad de N respecto al punto medio de la base del cimiento
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la
puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
bull H altura total del muro
En funcioacuten del valor que tome en en relacioacuten a la sexta parte del ancho del cimientoaacute6 nos encontramos con dos casos
1ordm- Carga actuando con una excentricidad reducida
en le aacute6 (resultante dentro del nuacutecleo central)
En eacuteste caso la distribucioacuten de presiones bajo el terreno es una distribucioacuten trapezoidal (figura 26) y las presiones en los bordes de la zapata se obtienen mediante la ecuacioacuten
tomando la presioacuten maacutexima media y miacutenima los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 22
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 26 Distribucioacuten trapezoidal de presiones sobre el terreno
2ordm- Carga actuando con una excentricidad elevada
en gt aacute 6 (resultante fuera del nuacutecleo central)
En eacuteste caso se obtiene una distribucioacuten triangular (figura 27) pues no es posible que se produzcan tracciones bajo la zapata
En este caso la presioacuten maacutexima en el borde de la zapata vale
Figura 27 Distribucioacuten triangular de presiones sobre el terreno
Es recomendable limitar la excentricidad al valor
ya que de lo contrario la presioacuten en punta σ max crece excesivamente y a pequentildeos incrementos de la excentricidad e corresponden grandes incrementos en la presioacuten σ max
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 23
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En ambos casos 1ordm y 2ordm debe verificarse para la seguridad frente a hundimiento de la cimentacioacuten
toleraacutendose en el borde una presioacuten algo mayor que la admisible del terreno
43 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA (CAacuteLCULOS ESTRUCTURALES)
431 Deformada del muro
Para realizar un armado correcto en este tipo de elementos es fundamental tener en cuenta su deformada eacutesta nos indicaraacute las zonas traccionada y comprimidas
En las figuras 28 a 30 se muestra la armadura tipo y las zonas traccionadas y comprimidas en distintas tipologiacuteas de muros en meacutensula
Figura 28 Armadura tipo y deformada en muros con puntera y taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 24
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 29 Armadura tipo y deformada en muros con puntera Fuente7
Figura 30 Armadura tipo y deformada en muros con taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 25
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
432 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA DEL ALZADO
Para el caacutelculo de la armadura del muro se seguiraacute la EHE con sus artiacuteculos correspondientes
Se considera que funciona como una meacutensula empotrada en la zapata de canto ldquoardquo y un metro de anchura (b=1m) En caso de no poseer cargas verticales en coronacioacuten se calcularaacute como un elemento que trabaja a flexioacuten simple para ello se desprecia el peso del alzado y el posible empuje vertical del terreno
En muros de altura reducida (hasta 5 m) es normal calcular la armadura del alzado en su unioacuten con el cimiento ya que es la seccioacuten maacutes solicitada y llevarla hasta la coronacioacuten
En muros con alturas mayores es frecuente disminuir en un 50 la armadura a la altura en que esto resulte posible Para ello se tendraacute en cuenta el diagrama de momentos flectores buscando el punto en que eacutesta armadura deja de ser necesaria
Un procedimiento para calcular la altura a la que podemos reducir la armadura a la mitad consiste en calcular el Mu que es capaz de resistir la seccioacuten con la mitad de armadura vertical en la cara traccionada y a continuacioacuten buscar a que altura el muro se encuentra sometido a un momento Md igual es decir buscar la profundidad a la que Mu = Md Debe tenerse en cuenta que la reduccioacuten de la armadura no podraacute hacerse en eacuteste punto sino que tendremos que prolongarla a partir de aquiacute en una longitud igual al canto uacutetil del alzado maacutes la longitud neta de anclaje ( lbneta ) Una vez que se obtiene la armadura del alzado por caacutelculo se comprobaraacute que cumple las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Figura 31 Armadura tipo en el alzado
4321 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten simple
Para el caacutelculo de la armadura vertical ( As1v y As2v ) podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 26
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
Figura 24 Seguridad a vuelco del muro
423 TENSIONES SOBRE EL TERRENO DE CIMENTACIOacuteN
La comprobacioacuten se realiza en condiciones de servicio
Figura 25 Seguridad a hundimiento del muro
En primer lugar es preciso calcular la resultante Nc de todas las fuerzas verticales
fuerza aplicada en la base del cimiento
Nc = Nacute+PV
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 21
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
A continuacioacuten se calcula la excentricidad de la resultante (Nc) respecto al punto medio de la base del cimiento Esta excentricidad vendraacute dada por la siguiente foacutermula
donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro cargas en coronacioacuten (si hubiese) y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la
figura 25
bull Nc resultante de todas las fuerzas verticales que actuacutean sobre el cimiento
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento
bull en excentricidad de N respecto al punto medio de la base del cimiento
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la
puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
bull H altura total del muro
En funcioacuten del valor que tome en en relacioacuten a la sexta parte del ancho del cimientoaacute6 nos encontramos con dos casos
1ordm- Carga actuando con una excentricidad reducida
en le aacute6 (resultante dentro del nuacutecleo central)
En eacuteste caso la distribucioacuten de presiones bajo el terreno es una distribucioacuten trapezoidal (figura 26) y las presiones en los bordes de la zapata se obtienen mediante la ecuacioacuten
tomando la presioacuten maacutexima media y miacutenima los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 22
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 26 Distribucioacuten trapezoidal de presiones sobre el terreno
2ordm- Carga actuando con una excentricidad elevada
en gt aacute 6 (resultante fuera del nuacutecleo central)
En eacuteste caso se obtiene una distribucioacuten triangular (figura 27) pues no es posible que se produzcan tracciones bajo la zapata
En este caso la presioacuten maacutexima en el borde de la zapata vale
Figura 27 Distribucioacuten triangular de presiones sobre el terreno
Es recomendable limitar la excentricidad al valor
ya que de lo contrario la presioacuten en punta σ max crece excesivamente y a pequentildeos incrementos de la excentricidad e corresponden grandes incrementos en la presioacuten σ max
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 23
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En ambos casos 1ordm y 2ordm debe verificarse para la seguridad frente a hundimiento de la cimentacioacuten
toleraacutendose en el borde una presioacuten algo mayor que la admisible del terreno
43 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA (CAacuteLCULOS ESTRUCTURALES)
431 Deformada del muro
Para realizar un armado correcto en este tipo de elementos es fundamental tener en cuenta su deformada eacutesta nos indicaraacute las zonas traccionada y comprimidas
En las figuras 28 a 30 se muestra la armadura tipo y las zonas traccionadas y comprimidas en distintas tipologiacuteas de muros en meacutensula
Figura 28 Armadura tipo y deformada en muros con puntera y taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 24
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 29 Armadura tipo y deformada en muros con puntera Fuente7
Figura 30 Armadura tipo y deformada en muros con taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 25
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
432 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA DEL ALZADO
Para el caacutelculo de la armadura del muro se seguiraacute la EHE con sus artiacuteculos correspondientes
Se considera que funciona como una meacutensula empotrada en la zapata de canto ldquoardquo y un metro de anchura (b=1m) En caso de no poseer cargas verticales en coronacioacuten se calcularaacute como un elemento que trabaja a flexioacuten simple para ello se desprecia el peso del alzado y el posible empuje vertical del terreno
En muros de altura reducida (hasta 5 m) es normal calcular la armadura del alzado en su unioacuten con el cimiento ya que es la seccioacuten maacutes solicitada y llevarla hasta la coronacioacuten
En muros con alturas mayores es frecuente disminuir en un 50 la armadura a la altura en que esto resulte posible Para ello se tendraacute en cuenta el diagrama de momentos flectores buscando el punto en que eacutesta armadura deja de ser necesaria
Un procedimiento para calcular la altura a la que podemos reducir la armadura a la mitad consiste en calcular el Mu que es capaz de resistir la seccioacuten con la mitad de armadura vertical en la cara traccionada y a continuacioacuten buscar a que altura el muro se encuentra sometido a un momento Md igual es decir buscar la profundidad a la que Mu = Md Debe tenerse en cuenta que la reduccioacuten de la armadura no podraacute hacerse en eacuteste punto sino que tendremos que prolongarla a partir de aquiacute en una longitud igual al canto uacutetil del alzado maacutes la longitud neta de anclaje ( lbneta ) Una vez que se obtiene la armadura del alzado por caacutelculo se comprobaraacute que cumple las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Figura 31 Armadura tipo en el alzado
4321 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten simple
Para el caacutelculo de la armadura vertical ( As1v y As2v ) podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 26
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
A continuacioacuten se calcula la excentricidad de la resultante (Nc) respecto al punto medio de la base del cimiento Esta excentricidad vendraacute dada por la siguiente foacutermula
donde
bull Nrsquo resultante de los pesos del muro cargas en coronacioacuten (si hubiese) y las zonas de terreno situadas verticalmente sobre la puntera y el taloacuten (zonas 1 2 3) en la
figura 25
bull Nc resultante de todas las fuerzas verticales que actuacutean sobre el cimiento
bull PV componente vertical del empuje activo
bull PH componente horizontal del empuje activo
bull ep excentricidad de Nacute respecto al punto medio de la base del cimiento
bull en excentricidad de N respecto al punto medio de la base del cimiento
bull x excentricidad del punto de aplicacioacuten de PV respecto al punto medio de la base del cimiento Se introduce en la foacutermula con su signo siendo positiva si cae del lado de la
puntera del muro
bull y profundidad del punto de aplicacioacuten del empuje activo
bull H altura total del muro
En funcioacuten del valor que tome en en relacioacuten a la sexta parte del ancho del cimientoaacute6 nos encontramos con dos casos
1ordm- Carga actuando con una excentricidad reducida
en le aacute6 (resultante dentro del nuacutecleo central)
En eacuteste caso la distribucioacuten de presiones bajo el terreno es una distribucioacuten trapezoidal (figura 26) y las presiones en los bordes de la zapata se obtienen mediante la ecuacioacuten
tomando la presioacuten maacutexima media y miacutenima los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 22
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 26 Distribucioacuten trapezoidal de presiones sobre el terreno
2ordm- Carga actuando con una excentricidad elevada
en gt aacute 6 (resultante fuera del nuacutecleo central)
En eacuteste caso se obtiene una distribucioacuten triangular (figura 27) pues no es posible que se produzcan tracciones bajo la zapata
En este caso la presioacuten maacutexima en el borde de la zapata vale
Figura 27 Distribucioacuten triangular de presiones sobre el terreno
Es recomendable limitar la excentricidad al valor
ya que de lo contrario la presioacuten en punta σ max crece excesivamente y a pequentildeos incrementos de la excentricidad e corresponden grandes incrementos en la presioacuten σ max
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 23
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En ambos casos 1ordm y 2ordm debe verificarse para la seguridad frente a hundimiento de la cimentacioacuten
toleraacutendose en el borde una presioacuten algo mayor que la admisible del terreno
43 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA (CAacuteLCULOS ESTRUCTURALES)
431 Deformada del muro
Para realizar un armado correcto en este tipo de elementos es fundamental tener en cuenta su deformada eacutesta nos indicaraacute las zonas traccionada y comprimidas
En las figuras 28 a 30 se muestra la armadura tipo y las zonas traccionadas y comprimidas en distintas tipologiacuteas de muros en meacutensula
Figura 28 Armadura tipo y deformada en muros con puntera y taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 24
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 29 Armadura tipo y deformada en muros con puntera Fuente7
Figura 30 Armadura tipo y deformada en muros con taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 25
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
432 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA DEL ALZADO
Para el caacutelculo de la armadura del muro se seguiraacute la EHE con sus artiacuteculos correspondientes
Se considera que funciona como una meacutensula empotrada en la zapata de canto ldquoardquo y un metro de anchura (b=1m) En caso de no poseer cargas verticales en coronacioacuten se calcularaacute como un elemento que trabaja a flexioacuten simple para ello se desprecia el peso del alzado y el posible empuje vertical del terreno
En muros de altura reducida (hasta 5 m) es normal calcular la armadura del alzado en su unioacuten con el cimiento ya que es la seccioacuten maacutes solicitada y llevarla hasta la coronacioacuten
En muros con alturas mayores es frecuente disminuir en un 50 la armadura a la altura en que esto resulte posible Para ello se tendraacute en cuenta el diagrama de momentos flectores buscando el punto en que eacutesta armadura deja de ser necesaria
Un procedimiento para calcular la altura a la que podemos reducir la armadura a la mitad consiste en calcular el Mu que es capaz de resistir la seccioacuten con la mitad de armadura vertical en la cara traccionada y a continuacioacuten buscar a que altura el muro se encuentra sometido a un momento Md igual es decir buscar la profundidad a la que Mu = Md Debe tenerse en cuenta que la reduccioacuten de la armadura no podraacute hacerse en eacuteste punto sino que tendremos que prolongarla a partir de aquiacute en una longitud igual al canto uacutetil del alzado maacutes la longitud neta de anclaje ( lbneta ) Una vez que se obtiene la armadura del alzado por caacutelculo se comprobaraacute que cumple las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Figura 31 Armadura tipo en el alzado
4321 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten simple
Para el caacutelculo de la armadura vertical ( As1v y As2v ) podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 26
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 26 Distribucioacuten trapezoidal de presiones sobre el terreno
2ordm- Carga actuando con una excentricidad elevada
en gt aacute 6 (resultante fuera del nuacutecleo central)
En eacuteste caso se obtiene una distribucioacuten triangular (figura 27) pues no es posible que se produzcan tracciones bajo la zapata
En este caso la presioacuten maacutexima en el borde de la zapata vale
Figura 27 Distribucioacuten triangular de presiones sobre el terreno
Es recomendable limitar la excentricidad al valor
ya que de lo contrario la presioacuten en punta σ max crece excesivamente y a pequentildeos incrementos de la excentricidad e corresponden grandes incrementos en la presioacuten σ max
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 23
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En ambos casos 1ordm y 2ordm debe verificarse para la seguridad frente a hundimiento de la cimentacioacuten
toleraacutendose en el borde una presioacuten algo mayor que la admisible del terreno
43 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA (CAacuteLCULOS ESTRUCTURALES)
431 Deformada del muro
Para realizar un armado correcto en este tipo de elementos es fundamental tener en cuenta su deformada eacutesta nos indicaraacute las zonas traccionada y comprimidas
En las figuras 28 a 30 se muestra la armadura tipo y las zonas traccionadas y comprimidas en distintas tipologiacuteas de muros en meacutensula
Figura 28 Armadura tipo y deformada en muros con puntera y taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 24
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 29 Armadura tipo y deformada en muros con puntera Fuente7
Figura 30 Armadura tipo y deformada en muros con taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 25
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
432 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA DEL ALZADO
Para el caacutelculo de la armadura del muro se seguiraacute la EHE con sus artiacuteculos correspondientes
Se considera que funciona como una meacutensula empotrada en la zapata de canto ldquoardquo y un metro de anchura (b=1m) En caso de no poseer cargas verticales en coronacioacuten se calcularaacute como un elemento que trabaja a flexioacuten simple para ello se desprecia el peso del alzado y el posible empuje vertical del terreno
En muros de altura reducida (hasta 5 m) es normal calcular la armadura del alzado en su unioacuten con el cimiento ya que es la seccioacuten maacutes solicitada y llevarla hasta la coronacioacuten
En muros con alturas mayores es frecuente disminuir en un 50 la armadura a la altura en que esto resulte posible Para ello se tendraacute en cuenta el diagrama de momentos flectores buscando el punto en que eacutesta armadura deja de ser necesaria
Un procedimiento para calcular la altura a la que podemos reducir la armadura a la mitad consiste en calcular el Mu que es capaz de resistir la seccioacuten con la mitad de armadura vertical en la cara traccionada y a continuacioacuten buscar a que altura el muro se encuentra sometido a un momento Md igual es decir buscar la profundidad a la que Mu = Md Debe tenerse en cuenta que la reduccioacuten de la armadura no podraacute hacerse en eacuteste punto sino que tendremos que prolongarla a partir de aquiacute en una longitud igual al canto uacutetil del alzado maacutes la longitud neta de anclaje ( lbneta ) Una vez que se obtiene la armadura del alzado por caacutelculo se comprobaraacute que cumple las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Figura 31 Armadura tipo en el alzado
4321 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten simple
Para el caacutelculo de la armadura vertical ( As1v y As2v ) podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 26
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En ambos casos 1ordm y 2ordm debe verificarse para la seguridad frente a hundimiento de la cimentacioacuten
toleraacutendose en el borde una presioacuten algo mayor que la admisible del terreno
43 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA (CAacuteLCULOS ESTRUCTURALES)
431 Deformada del muro
Para realizar un armado correcto en este tipo de elementos es fundamental tener en cuenta su deformada eacutesta nos indicaraacute las zonas traccionada y comprimidas
En las figuras 28 a 30 se muestra la armadura tipo y las zonas traccionadas y comprimidas en distintas tipologiacuteas de muros en meacutensula
Figura 28 Armadura tipo y deformada en muros con puntera y taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 24
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 29 Armadura tipo y deformada en muros con puntera Fuente7
Figura 30 Armadura tipo y deformada en muros con taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 25
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
432 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA DEL ALZADO
Para el caacutelculo de la armadura del muro se seguiraacute la EHE con sus artiacuteculos correspondientes
Se considera que funciona como una meacutensula empotrada en la zapata de canto ldquoardquo y un metro de anchura (b=1m) En caso de no poseer cargas verticales en coronacioacuten se calcularaacute como un elemento que trabaja a flexioacuten simple para ello se desprecia el peso del alzado y el posible empuje vertical del terreno
En muros de altura reducida (hasta 5 m) es normal calcular la armadura del alzado en su unioacuten con el cimiento ya que es la seccioacuten maacutes solicitada y llevarla hasta la coronacioacuten
En muros con alturas mayores es frecuente disminuir en un 50 la armadura a la altura en que esto resulte posible Para ello se tendraacute en cuenta el diagrama de momentos flectores buscando el punto en que eacutesta armadura deja de ser necesaria
Un procedimiento para calcular la altura a la que podemos reducir la armadura a la mitad consiste en calcular el Mu que es capaz de resistir la seccioacuten con la mitad de armadura vertical en la cara traccionada y a continuacioacuten buscar a que altura el muro se encuentra sometido a un momento Md igual es decir buscar la profundidad a la que Mu = Md Debe tenerse en cuenta que la reduccioacuten de la armadura no podraacute hacerse en eacuteste punto sino que tendremos que prolongarla a partir de aquiacute en una longitud igual al canto uacutetil del alzado maacutes la longitud neta de anclaje ( lbneta ) Una vez que se obtiene la armadura del alzado por caacutelculo se comprobaraacute que cumple las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Figura 31 Armadura tipo en el alzado
4321 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten simple
Para el caacutelculo de la armadura vertical ( As1v y As2v ) podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 26
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 29 Armadura tipo y deformada en muros con puntera Fuente7
Figura 30 Armadura tipo y deformada en muros con taloacuten Fuente7
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 25
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
432 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA DEL ALZADO
Para el caacutelculo de la armadura del muro se seguiraacute la EHE con sus artiacuteculos correspondientes
Se considera que funciona como una meacutensula empotrada en la zapata de canto ldquoardquo y un metro de anchura (b=1m) En caso de no poseer cargas verticales en coronacioacuten se calcularaacute como un elemento que trabaja a flexioacuten simple para ello se desprecia el peso del alzado y el posible empuje vertical del terreno
En muros de altura reducida (hasta 5 m) es normal calcular la armadura del alzado en su unioacuten con el cimiento ya que es la seccioacuten maacutes solicitada y llevarla hasta la coronacioacuten
En muros con alturas mayores es frecuente disminuir en un 50 la armadura a la altura en que esto resulte posible Para ello se tendraacute en cuenta el diagrama de momentos flectores buscando el punto en que eacutesta armadura deja de ser necesaria
Un procedimiento para calcular la altura a la que podemos reducir la armadura a la mitad consiste en calcular el Mu que es capaz de resistir la seccioacuten con la mitad de armadura vertical en la cara traccionada y a continuacioacuten buscar a que altura el muro se encuentra sometido a un momento Md igual es decir buscar la profundidad a la que Mu = Md Debe tenerse en cuenta que la reduccioacuten de la armadura no podraacute hacerse en eacuteste punto sino que tendremos que prolongarla a partir de aquiacute en una longitud igual al canto uacutetil del alzado maacutes la longitud neta de anclaje ( lbneta ) Una vez que se obtiene la armadura del alzado por caacutelculo se comprobaraacute que cumple las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Figura 31 Armadura tipo en el alzado
4321 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten simple
Para el caacutelculo de la armadura vertical ( As1v y As2v ) podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 26
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
432 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA DEL ALZADO
Para el caacutelculo de la armadura del muro se seguiraacute la EHE con sus artiacuteculos correspondientes
Se considera que funciona como una meacutensula empotrada en la zapata de canto ldquoardquo y un metro de anchura (b=1m) En caso de no poseer cargas verticales en coronacioacuten se calcularaacute como un elemento que trabaja a flexioacuten simple para ello se desprecia el peso del alzado y el posible empuje vertical del terreno
En muros de altura reducida (hasta 5 m) es normal calcular la armadura del alzado en su unioacuten con el cimiento ya que es la seccioacuten maacutes solicitada y llevarla hasta la coronacioacuten
En muros con alturas mayores es frecuente disminuir en un 50 la armadura a la altura en que esto resulte posible Para ello se tendraacute en cuenta el diagrama de momentos flectores buscando el punto en que eacutesta armadura deja de ser necesaria
Un procedimiento para calcular la altura a la que podemos reducir la armadura a la mitad consiste en calcular el Mu que es capaz de resistir la seccioacuten con la mitad de armadura vertical en la cara traccionada y a continuacioacuten buscar a que altura el muro se encuentra sometido a un momento Md igual es decir buscar la profundidad a la que Mu = Md Debe tenerse en cuenta que la reduccioacuten de la armadura no podraacute hacerse en eacuteste punto sino que tendremos que prolongarla a partir de aquiacute en una longitud igual al canto uacutetil del alzado maacutes la longitud neta de anclaje ( lbneta ) Una vez que se obtiene la armadura del alzado por caacutelculo se comprobaraacute que cumple las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Figura 31 Armadura tipo en el alzado
4321 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten simple
Para el caacutelculo de la armadura vertical ( As1v y As2v ) podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 26
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida
Sin embargo para controlar la figuracioacuten producida por la retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos seraacute preciso disponer una armadura vertical miacutenima en la cara comprimida que vendraacute determinada por cuantiacuteas generalmente por la cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima
4322 Armadura vertical con el alzado trabajando a flexioacuten compuesta
En muchas ocasiones se emplea armadura simeacutetrica como simplificacioacuten constructiva sin embargo puede ser importante por el ahorro que ello conlleva buscar un par de armaduras
As v As v 1 2 tal que resulte oacuteptima la suma de ambas
En el caso de buscar una distribucioacuten oacuteptima de armaduras podremos aplicar el meacutetodo que se expone a continuacioacuten
- Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
En el caso de estructuras de contencioacuten dada la marcada direccioacuten y sentido del momento flector existiendo en el muro una cara claramente maacutes traccionada (o menos comprimida) que la otra se puede buscar el par de armaduras As1v As2v tal que resulte miacutenima la suma de ambas
El meacutetodo de caacutelculo que maacutes se ajusta al comportamiento real se basa en el Diagrama paraacutebola rectaacutengulo del hormigoacuten e implica un proceso laborioso de resolucioacuten de ecuaciones
Sin embargo para simplificar el problema podemos obtener las capacidades mecaacutenicas de la armadura (US1US 2 ) como si se tratara de un problema de flexioacuten simple y despueacutes aplicar el teorema de Ehlers Para ello se sustituye el momento de caacutelculo (Md ) por Nd times et siendo t e la excentricidad con respecto a la armadura de traccioacuten se calcula como si se tratase de un problema de flexioacuten simple y luego se determina la armadura correspondiente a la flexioacuten compuesta seguacuten las expresiones expuestas en el apartado c) Los pasos a seguir son los siguientes
f) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
g) Obtencioacuten de la armadura a partir del caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anejo 83)
h) Obtencioacuten de la armadura correspondiente a flexioacuten compuesta
US = AS times f yd minus Nd 1 1
US = AS times f yd 2 2
En el caso de cargas en coronacioacuten reducidas nos vamos a encontrar con que no es necesaria armadura de compresioacuten ( 2 0 As v = ) con lo cual no seraacute necesario disponer por caacutelculo de armadura vertical en la cara comprimida pero al igual que el caso del alzado trabajando a flexioacuten simple seraacute necesaria disponer una armadura miacutenima por cuantiacuteas para controlar la fisuracioacuten por retraccioacuten y esfuerzos teacutermicos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 27
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
4323 Armadura horizontal en el alzado
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual se indica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asiacute como el modo de disponerla
La armadura miacutenima horizontal deberaacute repartirse en ambas caras Para muros vistos por ambas caras debe disponerse el 50 en cada cara Para muros vistos por una sola cara podraacuten disponerse hasta 23 de la armadura total en la cara vista
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 m con armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
Los porcentajes de armadura horizontal en 0 00 referidos a la seccioacuten total de hormigoacuten se muestran en la tabla 7
Tabla 7 Cuantiacuteas geomeacutetricas miacutenimas en OOO
referidas a la seccioacuten total de hormigoacuten
4324 Comprobacioacuten a esfuerzo cortante
En estas estructuras no es habitual disponer de armadura de cortante con lo que se debe de comprobar que el alzado no se agota por traccioacuten del alma
En primer lugar se define el esfuerzo cortante efectivo en el caso de armaduras
pasivas y piezas de seccioacuten constante como
Vrd =Vd
El esfuerzo cortante de caacutelculo en piezas sin armadura de cortante debe de ser menor que la resistencia a traccioacuten del alma
Vrd le Vu2
Donde
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante producido por acciones exteriores
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
El esfuerzo de agotamiento por traccioacuten en el alma Vu2 en piezas sin armadura de cortante se obtiene a partir de la siguiente expresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 28
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Si V rd gt V u 2 la pieza no resiste el esfuerzo cortante a que se encuentra sometida En este caso podemos aumentar el canto o el ancho de la seccioacuten tambieacuten podriacuteamos aumentar la seccioacuten de la armadura longitudinal traccionada o colocar armadura de cortante
4325 Solape de la armadura del alzado con las esperas de la cimentacioacuten (figura 31)
a) Longitud baacutesica de anclaje
tabla 8 valores del coeficiente m
La longitud baacutesica de anclaje debe de cumplir los tres valores siguientes
- 10 φ
- 15 cm
- 13 lb (caso de barras trabajando a traccioacuten)
- 23 lb (caso de barras a compresioacuten)
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 29
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Caacutelculo de la longitud de solapo
Siendo
bull Lb Longitud de baacutesica de anclaje
bull α coeficiente numeacuterico definido en la tabla 9
tabla 9
Figura 32 Distancia transversal entre los empalmes maacutes proacuteximos
Seguacuten lo expuesto en eacuteste apartado las longitudes de solapo Ls1 y Ls2 que se muestran en la figura 31 toman el siguiente valor
c) Longitud de solapo en la cara traccionada ( Ls1 )
Donde α en funcioacuten de la distancia entre empalmes toma el valor de 2 oacute 14 ya que se trata de barras trabajando a traccioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 30
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
d) Longitud de solapo en la cara comprimida ( Ls2 )
La distancia horizontal y vertical entre dos barras consecutivas seraacute igual o superior a los tres valores siguientes
- 2 cm
- Diaacutemetro de la mayor
- 125 veces el tamantildeo maacuteximo de aacuterido
La distancia entre dos barras longitudinales no debe ser inferior a
- 30 cm
- Tres veces el espesor bruto de la seccioacuten
4327 Armadura de coronacioacuten
En la coronacioacuten del muro debe disponerse una armadura miacutenima para controlar la fisuracioacuten ver figura 30 seguacuten la bibliografiacutea consultada para muros de menos de 5 m de altura lo habitual es disponer 2 redondos de diaacutemetro variable seguacuten la altura del muro
Tabla 10 Armadura de coronacioacuten
Figura 33 Fisuracioacuten excesiva en coronacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 31
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
44 DIMENSIONAMIENTO DE LA ARMADURA EN PUNTERA Y TALOacuteN
Se trata de piezas trabajando a flexioacuten simple en las que a efectos de dimensionamiento de la armadura ambos elementos funcionan como meacutensulas empotradas en el alzado de canto h y 1 m de anchura
Para el dimensionamiento de la armadura podemos usar el meacutetodo de calculo simplificado para secciones sometidas a flexioacuten simple en seccioacuten rectangular
Generalmente nos vamos a encontrar con el Caso 1 de flexioacuten simple (Md le 0375U0 d) en el cual no es necesaria armadura de compresioacuten por caacutelculo ( As2v = 0 ) con lo cual no seraacute necesario disponer armadura en la cara comprimida
Ambos puntera y taloacuten se encuentran sometidos a las acciones indicadas en la figura 34
La armadura longitudinal de la puntera (figura35) suele igualarse a la armadura de traccioacuten del alzado ( As1v ) ya que el momento flector de caacutelculo en el empotramiento de la puntera con el alzado generalmente resulta inferior al que existe en unioacuten del alzado con el cimiento con lo que se simplifica la labor de ferralla
La comprobacioacuten a esfuerzo cortante se realiza es similar a la explicada para el alzado ya que se trata de piezas sin armadura de cortante
Figura 34 Acciones a considerar en la puntera y el taloacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 32
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 35 Armadura tipo en puntera y taloacuten
5 DRENAJE EN ESTRUCTURAS DE CONTENCIOacuteN
Cuando el terreno que se situacutea detraacutes del trasdoacutes se encuentra anegado los empujes se incrementan considerablemente
Es importante por tanto crear una red de drenaje con capacidad suficiente para evacuar el agua y evitar la acumulacioacuten de la misma en el trasdoacutes del muro
En la actualidad es comuacuten el uso de geocompuestos en el trasdoacutes de estas estructuras con una doble funcioacuten por un lado impermeabilizar la estructura evitando la filtracioacuten de humedad a traveacutes del alzado del muro y por otra parte tienen la misioacuten de conducir el agua hacia la red de drenaje
Estos geocompuestos se componen fundamentalmente de una geomembrana alveolada con funcioacuten de impermeabilizacioacuten y un geotextil el cual deja pasar el agua y retiene los finos El agua pasa a traveacutes del geotextil en contacto con el terreno choca con la geomembrana impermeable y es conducida por gravedad a la parte inferior del muro donde se encuentran los tubos de drenaje
Una de las posibles soluciones a adoptar con eacuteste sistema se muestra en la figura36
Figura 36 Sistema de drenaje en muros de contencioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 33
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 37 Geocompuesto para impermeabilizacioacuten y drenaje de estructuras de contencioacuten
Figura 38 Funcionamiento del sistema de drenaje con geocompuestos y tubos porosos de drenaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 34
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
EJERCICIOS RESUELTOS
EJERCICIO 1 Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
EJERCICIO 2 Empuje activo en muro con capa freaacutetica
EJERCICIO 3 Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
1 EJERCICIO Estabilidad y armado de muro con carga en coronacioacuten
Un muro de hormigoacuten armado con la geometriacutea y dimensiones de la figura 12 soporta el peso de la cubierta de una nave y al mismo tiempo actuacutea de elemento de contencioacuten de tierras Se pide
- Comprobar la estabilidad de la estructura
- Dimensionar la armadura necesaria
Figura 1 Caso real en que se basa el ejercicio teoacuterico
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 35
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 2 Geometriacutea
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 36
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Consideramos una longitud unitaria de muro es decir lo calculamos por metro lineal
11 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD
12 AXIL CARACTERIacuteSTICO EN CORONACIOacuteN
Consideramos el muro en sentido longitudinal como una viga riacutegida asimilando las cargas puntuales que le transmiten las vigas peraltadas de la cubierta como cargas con una distribucioacuten uniforme en la coronacioacuten del muro
13 CALCULO DEL EMPUJE DEL TERRENOa) Coeficiente de empuje activo
b) Empuje activoDespreciamos el empuje activo en el taloacuten
Derivando la presioacuten horizontal con respecto a h (dhPH ) obtenemos la distribucioacuten de presiones a cualquier altura del muro eacutesta tiene una forma triangular encontraacutendose el maacuteximo en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten para h = 5m
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 37
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Figura 13 Empuje activo en el muro
14 ACCIONES EN LA ESTRUCTURA
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 38
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
15 COMPROBACIOacuteN DE LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA
a) Estabilidad a vuelcoPara comprobar la estabilidad a vuelco tomamos momentos con respecto al punto A (figura 14)
- Momento desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer volcar la estructura es elmomento provocado por el empuje horizontal
- Momento estabilizante No se considera la carga de nieve en coronacioacuten ya que se trata de unacarga variable con efecto favorable ante la estabilidad a vuelco
Donde
Figura 14 Fuerzas actuando en la estructura a) individuales b) resultante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 39
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
b) Estabilidad a deslizamiento
- Fuerza desestabilizante la uacutenica fuerza que tiende a hacer deslizar la estructura es el empujehorizontal
- Fuerza estabilizante es debido a la fuerza de rozamiento entre el terreno y la zapatadespreciando el empuje pasivo en la puntera
c) Comprobacioacuten de las tensiones sobre el terreno de cimentacioacuten
- Acciones en el plano de cimentacioacuten
bull Axil en el plano de cimentacioacuten (NC) en eacuteste caso se tiene en cuenta el axil debido a la cargade nieve ya que actuacutea con efecto desfavorable
bull Momento en el plano de la cimentacioacuten (Mc) tomamos momentos con respecto al centro de lazapata
- Distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Se comprueba ademaacutes que la excentricidad no supere
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 40
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la distribucioacuten de presiones sobre el terreno
Figura 15 Distribucioacuten de presiones sobre el terreno en condiciones de servicio
Para que la zapata sea estable a hundimiento se debe cumplir que
rArr CUMPLE a hundimiento en condiciones de servicio
16 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL ALZADO O FUSTE DEL MURO
161 Solicitaciones en la seccioacuten maacutes desfavorable del fuste
a) Axil de caacutelculo
Como acciones verticales actuantes sobre el fuste uacutenicamente tenemos la carga en coronacioacuten delmuro y el peso propio del mismo encontraacutendose la seccioacuten maacutes desfavorable situada en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten y existiendo uacutenicamente una combinacioacuten de acciones posible
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 41
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Acciones permanentes + nieve
b) Momento y cortante de caacutelculo
Se deben al empuje horizontal provocado por el relleno del terreno contra el tasdoacutes del muro en lafigura 16 se muestra el valor caracteriacutestico de la carga y de las solicitaciones como puedeobservarse la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en la unioacuten del fuste con la cimentacioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 42
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
162 Caacutelculo de la armadura vertical del fuste
A continuacioacuten se realiza el dimensionado empleando ambos meacutetodos
1622 Flexioacuten compuesta en seccioacuten rectangular con distribucioacuten oacuteptima de armaduras
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 43
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
a) Determinacioacuten del momento de caacutelculo a flexioacuten simple
163 Cuantiacuteas miacutenimas y maacuteximas para la armadura vertical
1631 Cuantiacutea mecaacutenica (EHE Art4232 y 4233)
a) A traccioacuten
b) A compresioacuten
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 44
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1632 Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
164 Dimensionado de la armadura vertical
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas maacuteximas y miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 45
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura vertical real de la pieza
165 Caacutelculo de la armadura horizontal del fuste
La armadura horizontal necesaria se obtiene aplicando el Artiacuteculo 4235 de la EHE en el cual seindica la cuantiacutea geomeacutetrica de la armadura horizontal asi como el modo de repartirla (ver apartado 114323)
En caso de que se dispongan juntas verticales de contraccioacuten a distancias no superiores a 75 mcon armadura horizontal interrumpida la cuantiacutea geomeacutetrica horizontal podraacute reducirse a la mitad
- Armadura horizontal real de la pieza
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 46
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
166 Comprobacioacuten a cortante en el alzado
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 47
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
17 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DE LA PUNTERA
171 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable seencuentra en el empotramiento (figura 17)
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 48
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
172 Armadura longitudinal de la puntera
Como podemos observar el momento que actuacutea en la seccioacuten de referencia es menor que el delalzado con lo cual la armadura de la puntera consistiraacute en la prolongacioacuten de la armadura vertical del alzado (figura 19)A continuacioacuten se realiza la comprobacioacuten del momento que es capaz de resistir la puntera aldisponerse en ella la misma armadura que en el alzado Dicha comprobacioacuten se realiza a modo deejemplo ya que como hemos comentado el armado seraacute suficiente
- Comprobacioacuten de secciones (EHE Anejo 832)
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 49
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Armadura longitudinal real en la puntera As1
Comprobamos que cumple la cuantiacutea geomeacutetrica al ser la seccioacuten en la puntera mayor que en el alzado
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
173 Armadura transversal en la puntera (EHE Art4235)
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetricaEHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
Armadura transversal real en la puntera
Armando con barras de φ =12mm
1048642 Separacioacuten entre ejes de las barras
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
174 Comprobacioacuten a cortante
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 50
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
La comprobacioacuten a cortante es similar a la que se expone en el apartado 186 de eacuteste ejercicio para el taloacuten
18 CAacuteLCULO DE LA ARMADURA DEL TALOacuteN
181 Solicitaciones en la seccioacuten de referencia (S)
Se considerara como una meacutensula empotrada en el alzado la seccioacuten maacutes desfavorable se encuentra en el empotramiento ver figura 18
a) Valor de la tensioacuten del terreno bajo la seccioacuten de referencia
b) Obtencioacuten del Momento en la seccioacuten de referencia (MS )
- Momento debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Momento debido al peso de la zapata
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 51
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Momento debido al peso del relleno
- Momento caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Momento de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
c) Obtencioacuten del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia (VS )
- Cortante debido a las reacciones del terreno bajo la zapata
- Cortante debido al peso de la zapata
- Cortante debido al peso del relleno
- Cortante caracteriacutestico en la seccioacuten de referencia
Cortante de caacutelculo en la seccioacuten de referencia
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 52
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
182 Armadura longitudinal necesaria por caacutelculo
Caacutelculo a flexioacuten simple (EHE Anexo 83)
Para poder utilizar el meacutetodo simplificado propuesto en dicho anejo se debe cumplir que
183 Cuantiacuteas miacutenimas en la armadura longitudinal
a) Cuantiacutea mecaacutenica miacutenima (EHE Art4232)
b) Cuantiacutea geomeacutetrica miacutenima (EHE Art4235)
EHE Tabla 4235 Cuantiacutea =2 000 de la seccioacuten total de hormigoacuten
184 Dimensionado de la armadura longitudinal
Para ello tenemos en cuenta la armadura necesaria por caacutelculo y las cuantiacuteas miacutenimas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 53
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Armadura longitudinal real (armadura de traccioacuten)
Armando con redondos de φ 14mm
185 Dimensionado de la armadura transversal
La obtenemos por cuantiacutea geomeacutetrica
- Armadura transversal real
Se debe cumplir ademaacutes que la armadura transversal sea igual o superior al 20 de la armadura longitudinal en eacuteste caso cumple
186 Comprobacioacuten a cortante (EHE Art 44232 y 442321)
Siendo
bull Vd valor de caacutelculo del esfuerzo cortante en la seccioacuten de referencia S
bull Vrd esfuerzo cortante efectivo de caacutelculo
bull Vu2 esfuerzo cortante de agotamiento por traccioacuten en el alma
Donde
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 54
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
19 CAacuteLCULO DE LAS LONGITUDES DE SOLAPO Y ANCLAJE (EHE Art 66)
191 Longitud de solape de la armadura de traccioacuten del alzado ls1 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Calculo de la longitud de solapo ls1
Siendo
Limitaciones EHE Art 6651 las cuales afectan a la longitud de solapo al omitir el caacutelculo de la longitud neta de anclaje y seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
192 Longitud de solape de la armadura de compresioacuten del alzado ls2 (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 55
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
- Calculo de la longitud de solapo ls2
Limitaciones seguacuten las cuales la longitud de solapo no debe ser inferior a los tres valores siguientes
193 Longitud de anclaje de la armadura del taloacuten (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten recta
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 56
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el empotramiento la armadura del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta de anclaje contada a partir del eje del muro
En el extremo del taloacuten deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en el taloacuten para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
194 Longitud de anclaje de la armadura de la puntera (figura 19)
- Longitud baacutesica de anclaje
Siendo
- Longitud neta de anclaje
Siendobull AS Seccioacuten de armadura necesaria por caacutelculobull AS real armadura realbull β =1 coeficiente EHE tabla 6652b anclaje en prolongacioacuten rectabull Mu momento que es capaz de resistir la seccioacutenbull Md momento de caacutelculo al que se encuentra sometida la seccioacuten
- Limitaciones EHE Art 6651 seguacuten el cual la longitud de anclaje no debe de ser inferior a los siguientes valores
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 57
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
En el extremo de la puntera deberaacute ir anclada en una longitud igual a la longitud neta contada a partir de un canto uacutetil del empotramiento Comprobamos si existe espacio suficiente en la puntera para anclar la armadura en prolongacioacuten recta
Hay espacio suficiente luego es correcto anclar e prolongacioacuten recta
110 ESQUEMA DE ARMADO DEL MURO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 58
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
2 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica
Calcular el empuje activo y el punto de aplicacioacuten de sus componentes horizontal y vertical en un muro con las siguientes caracteriacutesticas
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 59
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
21 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 60
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
22 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 61
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
23 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 62
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
3 EJERCICIO Empuje activo en muro con capa freaacutetica y carga superficial
Calcular las componentes del empuje activo y pasivo en el muro de contencioacuten de la figura 31
Datos
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 63
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
31 COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO
- α = 90ordm (aacutengulo del trasdoacutes con la horizontal trasdoacutes vertical)
32 EMPUJE ACTIVO
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 64
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
33 COMPONENTES HORIZONTAL Y VERTICAL DEL EMPUJE ACTIVO
Punto de aplicacioacuten de la resultante medido desde la superficie del terreno
34 EMPUJE PASIVO
El empuje pasivo tiene distribucioacuten triangular y la resultante se obtiene mediante la siguiente expresioacuten
En eacuteste caso Z=D (profundidad de la puntera) Nos interesa soacutelo la parte que actuacutea en el frontal de la puntera derivando la expresioacuten anterior con respecto a z obtenemos el valor del empuje a una profundidad dada
Para z=D (profundidad del plano de la cimentacioacuten en la puntera) el empuje pasivo vale
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 65
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66
MUROS DE SOSTENIMIENTO CIV - 250
Para z= (D-h) (profundidad del punto superior de la puntera) el empuje pasivo vale
Resultante del empuje pasivo actuando en la puntera (resultante del trapecio)
Punto de aplicacioacuten medido desde la superficie del terreno en la puntera
Univs Cors S Choque A Choque N Ruiz M Ticona M Paacutegina 66