CONCRETO ARMADO II MUROS CON CONTRAFUERTES Los muros con contrafuertes representan una evolución de los muros en L o ménsula (voladizo), ya que al aumentar la altura del muro aumenta el espesor de la pantalla, este aumento de espesor es sustituido por los contrafuertes; la solución conlleva un armado de acero de refuerzo, encofrado y vaciado más complejo. Son una variante de los muros en ménsula, en los que el ancho del muro se refuerza a determinados intervalos para reducir las flexiones del muro y conseguir además una orientación más favorable de los empujes. Las placas frontales pueden ser planas. Si es necesario, pueden llevar zarpas en el talón de la placa de base.
Muro con contrafuertes.
Muros en L o Ménsula.
Son los muros de contención de uso más frecuente, y aunque su campo de aplicación depende de los costes de excavación, hormigón, acero, encofrado y relleno. Solución más económica para muros entre 10 y 12 metros de altura.
Muro en L o Ménsula. MUROS CON CONTRAFUERTE
CONCRETO ARMADO II Estos tipos de muros de contención son estructuras que proporcionan soporte lateral a una masa de suelo y deben su estabilidad principalmente a su propio peso y al peso del suelo que esté situado directamente arriba de su base. Los muros de contención constituyen partes propias de muchas cimentaciones y su proyecto es una de las funciones del ingeniero especialista en cimentaciones. Consiste en una delgada losa exterior, usualmente vertical, apoyada a intervalos en la cara interior, en losas verticales o contrafuertes que cortan en ángulo recto la losa exterior. Tanto la losa exterior como los contrafuertes están conectados a la losa de la base y el espacio que queda arriba de la base y entre los contrafuertes se rellena de suelo. Todas las losas están completamente reforzadas.
En los Muros con contrafuertes el empuje del terreno es recibido por una pantalla y transmitido al suelo de cimentación por medio de una zapata. La unión entre la pantalla y zapata se lleva a cabo por medio de contrafuertes, que pueden ser exteriores o interiores, como se muestra en las figuras a y b. Tanto la pantalla como los contrafuertes están conectados a la losa de fundación. Los contrafuertes se pueden colocar en la cara exterior de la pantalla en contacto con la tierra (fig. a) o en el interior (fig. b), aunque la primera solución es técnica y económicamente mejor por colocarse el alzado en la zona comprimida de la sección T que se forma. La segunda solución, estéticamente no es muy conveniente.
MUROS CON CONTRAFUERTE
CONCRETO ARMADO II
Este tipo de estructura, se parece al muro de contención en voladizo y al igual que este, logra su estabilidad mediante el peso del terreno. Los contrafuertes son uniones entre la pantalla vertical del muro y la base. La pantalla de estos muros resiste los empujes trabajando como losa continua apoyada en los contrafuertes, es decir, el refuerzo principal en el muro se coloca horizontalmente, son muros de concreto armado, económicos para alturas mayores a 10 metros.
JUNTAS EN MUROS
Gráfica: Juntas para Muros con Contrafuerte
MUROS CON CONTRAFUERTE
CONCRETO ARMADO II Diseño de un muro de contención con contrafuertes El diseño de los contrafuertes se realiza como seccion de viga T en voladizo de una altura variable, en la cual el contrafuerte es el alma y el muro frontal la aleta. El diseño se gobierna basicamente por el comportamiento a cortante y la tracción presente en la parte posterior del contrafuerte. El area de refuerzo Av indica la cantidad de refuerzo a cortante consistente en dos ramas de varillas colocadas horizontalemten en el contrafuerte y que van espaciadas a cada cierta distancia (15cm aprox), ancladas adecuadamente mediante gancho estándar en las aletas (muro frontal) La cuantia de refuerzo As, en el diseño a flexión indica el area necesaria en cada cara por metro lineal de muro para resistir el momento de diseño.
Criterios de dimensionamiento a. Contrafuertes: Espaciamiento: h/3 a 2h/3 (0.3-0.6 H) Espesor ≥ 20 cm, Según Yamashiro: L = 2.5 m relleno de suelo L = 3 m silo de granos b. Pantalla: espesor ≥ 20 cm c. Zapata: espesor ≥ 40cm; la base de la zapata B1 y B2, se dimensionan en forma igual que el muro en voladizo.
Diseño de la pantalla MUROS CON CONTRAFUERTE
CONCRETO ARMADO II
La pantalla es una losa apoyada en los contrafuertes y en la zapata; generalmente el borde superior no tiene apoyo. Sin embargo la pantalla puede ser diseñada como una losa continua apoyada en los contrafuertes sin considerar la influencia de la zapata como apoyo. Es razonable considerar los siguientes valores aproximados de los momentos: + M = ρL2 / 16 -M = ρL2 / 12 Dónde:
p = presión del relleno al nivel considerado L = distancia entre ejes de los contrafuertes
Como las presiones varían a lo alto de la pantalla, el diseño se realiza por franjas horizontales con el valor mayor de p en cada franja como carga uniformemente repartida. Para las franjas inferiores el apoyo proporcionado por la losa de la zapata contribuye a una disminución de los momentos actuantes, esto puede tomarse en cuenta considerando como presión máxima la que corresponde a un nivel situado a 3/8 de la distancia entre ejes de los contrafuertes contados a partir de la base de la pantalla.
l’/3
l’
l’ 3/8 l
l’/3
MUROS CON CONTRAFUERTE
CONCRETO ARMADO II Refuerzo vertical a. Considerando la influencia de la zapata como apoyo
−𝑀 = 0.03𝑔𝑠 𝐾𝑎 ℎ2 𝑝 𝐿 l’/3
+𝑀 =
(−)𝑀 4
b. Debe verificarse el refuerzo mínimo
Diseño de los contrafuertes a. Por flexión Los contrafuertes son vigas en voladizo empotradas en la losa de la cimentación, sirven de apoyo a la pantalla, por consiguiente resisten toda la presión del relleno en un ancho igual a la distancia entre ejes de los contrafuertes.
MUROS CON CONTRAFUERTE
CONCRETO ARMADO II
tp Mu Tu cos jd Tu cos d 2 Mu Tu cos d t p / 2
As = As =
Tu fy ,
= 0.9 Mu
fy d t p / 2 cos
b. Por fuerza cortante (refuerzo horizontal) La fuerza cortante de diseño para la sección en estudio será:
=
– =
(Sección variable) −
=
( −
)
+ =
−
=
Donde f=0.85 = 0.53 √
MUROS CON CONTRAFUERTE
CONCRETO ARMADO II
c- Por tracción de la pantalla al contrafuerte (refuerzo horizontal)
Tu=1.7*PL =
= 0.
Como esfuerzo horizontal se considera el mayor de (b) y (c)
MUROS CON CONTRAFUERTE
CONCRETO ARMADO II
d. Por tracción de zapata al contrafuerte (refuerzo vertical)
= Dónde:
= carga ultima en la zapata posterior
MUROS CON CONTRAFUERTE
CONCRETO ARMADO II Diseño de las zapatas Ws= peso específico del suelo*altura
Wz=hz*1*peso específico del concreto Zapata anterior
Wu max
= q1*1.7 – Wz*0.9
Conservadoramente: 2
= = 0.00 Zapata posterior Se analiza y diseña en forma similar a la pantalla, es una losa que se apoya en los contrafuertes. Pueden usarse los mismos coeficientes indicados para la pantalla para la determinación de los momentos positivos y negativos.
MUROS CON CONTRAFUERTE
CONCRETO ARMADO II Verificación por Estabilidad al Deslizamiento
=
.
. .
= .
= .
.
.
Verificación por Estabilidad al Volteo
= =
( )=
. .
.( )
. .
=
.(
=
.
+ .
.(
) +
)
MUROS CON CONTRAFUERTE
