Diseño de un Muro de Contención en Voladizo 'T' Invertida: Un Estudio de Caso, Ejercicios de Geodinámica

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Diseño de muro de

contención

JESÚS DAVID MARTÍNEZ BENAVIDES

Datos iniciales: Altura de suelo contener: H =6.5 m Sobrecarga uniforme: q=10 KN/m^2 Peso específico material de relleno: 1 =18 KN/m^3 Ángulo de fricción material de relleno: ɸ 1 =38° Profundidad de desplante: Df = 1,5 m Capacidad de carga admisible del suelo de fundación: σadm=545,35 KN/m^2 Peso específico terreno de fundación: 2 =17 KN/m^3 Ángulo de fricción del terreno de fundación: ɸ 2 =35° Cohesión del terreno de fundación: C 2 =15 KN/m^2 Refuerzo principal de la pared y zapata: barras N° 5 Refuerzo por temperatura: N° 4 Recubrimiento libre para el refuerzo: r´ = 0,075 m Resistencia a la compresión de concreto: f´c = 21 Mpa Resistencia a la fluencia en el acero: f´c = 420 Mpa Factor de mayoración para diseño estructural: FM 1 = 1,

Realizar el diseño de un muro de contención en

voladizo "T" invertida para una altura de tierra

contenida de H=6.5 m y. su base se desplantará a una

profundidad de 1.5 m, también actuará una

sobrecarga en la parte superior del relleno de

q=10KN/m^2. las propiedades de fundación son:

( 0.46+ 0.65 ¿ / 2 = ≈ 0.555 ≈ 0.60 𝑚 se propone un espesor h = 0.60 m 1.3 espesor de la pared (b 1 ): se propone 1/24 de la altura total de muro, con un mínimo aceptable de 200 mm y un mínimo preferible de 300 mm. Se propone un espesor b 1 =0.3 m

1.4 espesor de la pared (b 2 ): Se recomienda que el espesor b 2 quede dentro del intervalo de 1/14 a 1/8 de la altura total del muro. ( 0.46+ 0.81 ¿/ 2 =0.64 ≈ 0.65 𝑚 1 10 𝐻 2 ≥𝑏 2 𝐻 2 = 𝐻 − h =6.5 − 0.6=5.90 𝑚 1 10 5.90 ≥ 𝑏 2 0.59 ≥ 𝑏 2 Se propone un espesor b 2 = 0,65 m

1.6 ancho del talón (b 4 ): b 4 = B – b 2 – b 3 b 4 = 3.8 – 0.65 – 1. b 4 = 1.80 m

DATOS DE MURO CONTENCION

H(m) 6.5 Momento activo (KN-m)

B(m) 3.8 FSV 3. h(m) 0.6 Dentellón NO b1(m) 0.3 Fuerza de fricción (KN)

b2(m) 0.65 Empuje pasivo (KN)

b3(m) 1.35 FD 1. b4(m) 1.80 hd(m) 0

W 335.09 (Kpa) 123.

Xcg 2.36 (Kpa) 62.

Momento de fuerza vertical –“MR-(m) 843.01 QU(Kpa) 1538. Empuje activo (KN)

105.93 (Kpa) 512.

Centroide activo(m)

2.32 FSC 12.

De acuerdo a la tabla presente se determino un análisis de estabilidad previo, para conocer que valores de factores de seguridad arrojaba el muro con el predimencionamiento. Se es conoció que el factor de seguridad de volcamiento se encontró en un valor de 3.43,mientras que el factor de deslizamiento esta en 1.8 y por ultimo el factor de seguridad por capacidad de carga en 12.45.Dado esto es conviene disminuir las dimensiones del muro, pará así tener factores de seguridad como el de volcamiento y deslizamiento mas cercanos a los valores mínimos por la norma.

Garantizada la permanencia del suelo sobre el pie.

El centro de gravedad del muro se determina con ayuda de la tabla 5-2:

Sección Fuerza (KN)/unidad de longitud de muro (m) Localización del centroide X respecto a d(m) Momento respecto al punto d (KN- m/ml) 1 W1=24.77 X1=1.43 35. 2 W2=42.48 X2=1.7 72. 3 W3=51.84 X3=1.80 93. 5 W5=185.85 X5=2.725 506. 7 W7=19. ∑W=324.

X7=0.60 11.

∑WiXi=719.

TABLA 5-

𝑋 (^) 𝑐𝑔 = ∑ 𝑊^ 𝑖 ∗^ 𝑋𝑖 Σ 𝑊 =

=2.216 ≈ 2.22 𝑚

Paso 3: determinar el empuje debido a la sobrecarga y al relleno.

3.1 coeficiente de la tierra activa de tierra (Ka ) rankine.

3.2 empuje debido al relleno y sobrecarga ( Pa = Ps + Pq).

-Máxima presión a cualquier profundidad Z: -Empuje total hasta la profundidad z:

Empuje en Z= 0m Empuje en Z = 6.5 m

Paso 4: Determinar el empuje pasivo 4.1 Coeficiente de tierra pasivo(Kp) de Rankine: 4.2 Empuje pasivo de Rankine:

5.2 Sumatoria de momentos actuantes: Finalmente, Factor de seguridad por volcamiento: 𝐹𝑆𝑣 =

=3.12> 3 →𝐶𝑢𝑚𝑝𝑙𝑒!

Paso 6: verificación del factor de seguridad por capacidad de carga. 6.1 Determinación de las fuerzas resultante en el centroide de la zapata. -Sumatoria de fuerzas verticales se determina con ayuda de la tabla 5-3: -Momento resultante sobre la zapata:

Excentricidad presente en análisis del muro: Coeficientes de factores de forma, profundidad e inclinación: