fundaciones ii (texto docente)

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CONTENIDO CAPITULO I ______________________________________________1   FUNDACIONES SOMETIDAS A FUERZAS DE VUELCO. _______1 1.1 INTRODUCCION______________________________________________ 1 1.2. DESIGNACIONES ____________________________________________ 1 1.3. ZAPATAS AISLADAS SOMETIDAS A CARGA VERTICAL Y MOMENTO EN UNA DIRECCION _________________________________ 2 1.3.1 ANÁLISIS DE LAS PRESIÓNES EN LA BASE DE LA ZAPATA DEBIDO A (P, M) _____________________________________________________________ 3 1.3.1.1 Caso I: Excentricidad 6 a e <  _______________________________________ 3 1.3.1.2 Caso II: Excentricidad 6 a e =  _________________________________________ 3 1.3.1.3 Caso III: Excentricidad 6 a e >  ________________________________________ 4 1.4. ZAPATAS AISLADAS CON COLUMNA EXCENTRICA___________ 5 1.4.1 ANÁLISIS DE LAS PRESIONES EN LA BASE DE LA ZAPATA DEBIDO A (P, M, Mc)__________________________________________________________ 5 1.4.1.1. Debido a la carga vertical P ( Compresión )  _______________________________ 5 1.4.1.2 Debido al momento flector M actuante ___________________________________ 6 1.4.1.3 Debido a la excentricidad de la columna Mc _______________________________ 6 1.4.2 ANALISIS DE LAS PRESIONES EN LA BASE DE LA ZAPATA PARA CASOS ESPECIALES __________________________________________________7 1.4.2.1 Caso a: Cuando todas las cargas (P, M, Mc) actúan sobre la fundación. __________ 7  1.4.2.2 Caso b: Cuando no todas las cargas actúan sobre la fundación________________ 10 1.5. ZAPATAS AISLADAS RECTANGULARES SOMETIDAS A CARGA VERTICAL Y MOMENTOS BIAXIALES.___________________________ 12 - i -

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  • 5/24/2018 Fundaciones II (Texto Docente)

    1/215

    CONTENIDO

    CAPITULO I ______________________________________________1

    FUNDACIONES SOMETIDAS A FUERZAS DE VUELCO. _______1

    1.1 INTRODUCCION______________________________________________ 1

    1.2. DESIGNACIONES ____________________________________________ 1

    1.3. ZAPATAS AISLADAS SOMETIDAS A CARGA VERTICAL Y

    MOMENTO EN UNA DIRECCION _________________________________ 2

    1.3.1 ANLISIS DE LAS PRESINES EN LA BASE DE LA ZAPATA DEBIDO

    A (P, M) _____________________________________________________________ 3

    1.3.1.1 Caso I: Excentricidad6

    ae< _______________________________________ 3

    1.3.1.2 Caso II: Excentricidad6

    ae= _________________________________________ 3

    1.3.1.3 Caso III: Excentricidad6

    ae> ________________________________________ 4

    1.4. ZAPATAS AISLADAS CON COLUMNA EXCENTRICA___________ 5

    1.4.1 ANLISIS DE LAS PRESIONES EN LA BASE DE LA ZAPATA DEBIDO

    A (P, M, Mc)__________________________________________________________ 5

    1.4.1.1. Debido a la carga vertical P ( Compresin)_______________________________ 5

    1.4.1.2 Debido al momento flector M actuante ___________________________________ 6

    1.4.1.3 Debido a la excentricidad de la columna Mc _______________________________ 6

    1.4.2 ANALISIS DE LAS PRESIONES EN LA BASE DE LA ZAPATA PARA

    CASOS ESPECIALES __________________________________________________ 7

    1.4.2.1 Caso a: Cuando todas las cargas (P, M, Mc) actan sobre la fundacin. __________ 71.4.2.2 Caso b: Cuando no todas las cargas actan sobre la fundacin ________________ 10

    1.5. ZAPATAS AISLADAS RECTANGULARES SOMETIDAS A CARGA

    VERTICAL Y MOMENTOS BIAXIALES.___________________________ 12

    - i -

  • 5/24/2018 Fundaciones II (Texto Docente)

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    1.5.1. METODO 1, PARA EL ANLISIS DE PRESIONES EN LAS ZAPATAS

    SOMETIDAS A CARGA VERTICAL Y MOMENTOS BIAXIALES ___________ 12

    1.5.1.1 Zona I.- ___________________________________________________________ 13

    1.5.1.2 Zona II.- __________________________________________________________ 13

    1.5.1.3 Zona III.-__________________________________________________________ 14

    1.5.2 METODO 2, PARA EL ANALISIS DE PRESIONES EN LAS ZAPATAS

    SOMETIDAS A CARGA VERTICAL Y MOMENTOS BIAXIALES____________ 16

    1.5.2.1 Caso I: Presin total en la base _________________________________________ 16

    1.5.2.2 Caso II: Presin parcial - Zona no comprimida triangular_____________________ 17

    1.5.2.3 Caso III: Presin parcial - Trapezoidal en la base.___________________________ 17

    1.5.2.4 Caso IV: Presin parcial - Zona comprimida triangular ______________________ 20

    BIBLIOGRAFA_________________________________________________ 21

    CAPITULO II ____________________________________________22

    MUROS DE CONTENCIN ________________________________22

    2.1. INTRODUCCION____________________________________________ 22

    2.2. DESIGNACIONES ___________________________________________ 22

    2.3. TIPOS GENERALES DE MUROS DE CONTENCION ____________ 232.3.1 MUROS DE GRAVEDAD.-________________________________________ 23

    2.3.2 MUROS MENSULA (EN VOLADIZO) .- ____________________________ 23

    2.3.3 MUROS DE CONTRAFUERTES.- __________________________________ 24

    2.3.4 MUROS DE BANDEJA.-__________________________________________ 24

    2.3.5 MUROS CRIBAS Y OTROS MUROS PREFABRICADOS . - ____________ 25

    2.4. TEORIAS DE PRESIN DEL TERRENO SOBRE MUROS DE

    CONTENCIN __________________________________________________ 25

    2.4.1 EMPUJE DE TIERRAS ( EMPUJE ACTIVO Y EMPUJE PASIVO ) ______ 25

    2.4.2 CALCULO DEL EMPUJE ACTIVO Y PASIVO________________________ 25

    2.4.2.1 Mtodo de Coulomb _________________________________________________ 25

    2.4.2.2 Mtodo de Rankine __________________________________________________ 27

    2.4.2.3 Presin de tierra activa y pasiva segn Rankine para relleno granular inclinado_ 28

    - ii -

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    2.5. DISEO DE MUROS DE CONTENCIN _______________________ 28

    2.5.1 MUROS DE GRAVEDAD.- ________________________________________ 29

    2.5.1.1 Pre-dimensionamiento ________________________________________________ 29

    2.5.1.2 Fase 1 verificacin de la estabilidad ___________________________________ 292.5.1.3 Fase 2- verificacin de esfuerzos________________________________________ 33

    2.5.2 MUROS MENSULA .-____________________________________________ 37

    2.5.2.1 Predimensionamiento_________________________________________________ 37

    2.5.2.2 Fase 1 verificacin de la estabilidad ___________________________________ 37

    2.5.2.3 Fase 2 verificacin de esfuerzos ______________________________________ 38

    2.5.3 MUROS DE CONTRAFUERTE .- __________________________________ 42

    2.5.3.1 Predimensionamiento_________________________________________________ 42

    2.5.3.2. Fase 1 verificacin de la estabilidad ___________________________________ 42

    2.5.3.3 Fase 2 verificacin de esfuerzos ______________________________________ 43

    2.6. DISEO DE MUROS DE SOTANO .- ___________________________ 48

    2.7. ESTABILIDAD DEL TALUD __________________________________ 50

    2.8. DRENAJES IMPERMEABILIZACION Y PROVISION DE JUNTAS

    EN LOS MUROS DE CONTENCIN Y SOTANOS .-_________________ 50

    2.8.1 MUROS DE CONTENCIN _______________________________________ 50

    2.8.2 SOTANOS ______________________________________________________ 52

    BIBLIOGRAFA_________________________________________________ 54

    CAPITULO III____________________________________________55

    MEDIOS AUXILIARES PARA EXCAVACIN A CIELO ABIERTO

    ________________________________________________________55

    TABLAESTACAS________________________________________________ 553.1. INTRODUCCIN. ATAGUIAS O TABLAESTACAS _____________ 55

    3.2. MTODOS DE CONSTRUCCIN DE TABLAESTACAS.-_________ 57

    3.3 TABLAESTACAS EN VOLADIZO.-_____________________________ 58

    - iii -

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    4/215

    3.4. TABLAESTACAS EN VOLADIZO EN SUELOS ARENOSOS.- _____ 59

    3.4.1 PROCEDIMIENTO PASO A PASO PARA OBTENER EL DIAGRAMA DE

    PRESIN ___________________________________________________________ 62

    3.4.2 CLCULO DEL MXIMO MOMENTO DE FLEXIN _________________ 63

    3.5. CASOS ESPECIALES DE MUROS EN VOLADIZO (EN SUELOS

    ARENOSOS) ____________________________________________________ 64

    3.5.1 CASO 1.- Sin la presencia del nivel fretico ____________________________ 64

    3.5.2 CASO 2.- Muro en voladizo libre. ____________________________________ 65

    3.6. TABLAESTACAS EN VOLADIZO EN SUELOS ARCILLOSOS.- ___ 66

    3.6.1 PROCEDIMIENTO PASO A PASO PARA OBTENER EL DIAGRAMA DE

    PRESIN. ___________________________________________________________ 683.6.2 CLCULO DEL MXIMO MOMENTO DE FLEXIN. ________________ 69

    3.7. CASOS ESPECIALES PARA MUROS EN VOLADIZO (EN ARCILLA)

    ________________________________________________________________ 69

    3.7.1 CASO 1.- En ausencia del nivel fretico _______________________________ 69

    3.7.2 CASO 2.- Tabla estaca en voladizo libre(arcilla). ________________________ 70

    3.8. TABLAESTACAS ANCLADAS ________________________________ 71

    3.9. MTODO DE SOPORTE LIBRE DEL TERRENO PARA SUELOSGRANULARES. _________________________________________________ 71

    3.10. DIAGRAMAS DE DISEO PARA EL MTODO DEL SOPORTE

    LIBRE DEL TERRENO (SUELO GRANULAR)______________________ 74

    3.11. MTODO DE SOPORTE LIBRE DE TERRENO PARA ARCILLAS77

    3.12. MOMENTO DE REDUCCIN PARA TABLAESTACAS ANCLADAS.

    ________________________________________________________________ 78

    3.13. MTODO DE CLCULO DEL DIAGRAMA DE PRESIN PARA

    SUELO GRANULAR_____________________________________________ 81

    3.14. MTODO DE SOPORTE FIJO DE TERRENO PARA SUELOS

    ARENOSOS. ____________________________________________________ 83

    - iv -

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    3.14.1 PROCEDIMIENTO PASO A PASO PARA OBTENER "D"______________ 84

    3.15. ANCLAJES ________________________________________________ 85

    3.15.1 COLOCACIN DE ANCLAJES. ___________________________________ 86

    3.15.2 CALCULO DE LA RESISTENCIA LTIMA PROPORCIONADA POR

    PLACAS Y VIGAS DE ANCLAJE EN ARENA. ____________________________ 86

    3.15.3 RESISTENCIA LTIMA DE PLACAS Y VIGAS DE ANCLAJE EN

    ARCILLA (condicin =0) _____________________________________________ 92

    3.15.4 FACTOR DE SEGURIDAD PARA PLACAS Y VIGAS DE ANCLAJE ____ 95

    3.15.5 ESPACIAMIENTO DE PLACAS DE ANCLAJE______________________ 95

    3.15.6 RESISTENCIA LTIMA DE ATADURAS DE SOSTENIMIENTO_______ 95

    ENTIBADOS ____________________________________________________ 96

    3.16. INTRODUCCIN A ENTIBADOS ____________________________ 96

    3.17. PRESIN LATERAL DE TIERRA EN ENTIBADOS. ____________ 97

    3.17.1. CORTES EN ARENA ___________________________________________ 99

    3.17.2 CORTES EN ARCILLA BLANDA Y MEDIA. ________________________ 99

    3.17.3 CORTES EN ARCILLA RGIDA__________________________________ 100

    3.17.4 LIMITACIONES PARA LAS CARTAS DE PRESIN. ________________ 101

    3.17.5 CORTES EN SUELOS ESTRATIFICADOS._________________________ 101

    3.18. CARTAS DE PRESIN DE TSCHEBOTARIOFF_______________ 102

    3.19. DISEO DE LOS COMPONENTES DE UN CORTE APUNTALADO

    _______________________________________________________________ 103

    3.19.1 PUNTALES ___________________________________________________ 103

    3.19.2 TABLAESTACAS______________________________________________ 105

    3.19.3 WALES. _____________________________________________________ 106

    3.20.- ESFUERZO DE LEVANTE EN LA BASE DE UN CORTE EN

    ARCILLA _____________________________________________________ 106

    3.21. ESTABILIDAD DE LA BASE DE UN CORTE EN ARENA _______ 110

    3.22. DEFORMACIN LATERAL DE TABLAESTACAS Y

    ASENTAMIENTO DEL SUELO. __________________________________ 113

    - v -

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    BIBLIOGRAFA________________________________________________ 115

    CAPITULO IV___________________________________________116

    CAPACIDAD DE CARGA, ASENTAMIENTO, ANLISIS Y DISEO

    ESTRUCTURAL DE PILOTES DE FUNDACION _____________116

    4.1. INTRODUCCION___________________________________________ 116

    4.2. DESIGNACIONES __________________________________________ 116

    4.3. CLASIFICACIN DE PILOTES ______________________________ 117

    4.3.1 SEGN EL MATERIAL DEL QUE ESTN CONSTITUIDOS . __________ 1174.3.1.1 Pilotes de madera. __________________________________________________ 117

    4.3.1.1. Pilotes de hormign. ________________________________________________ 117

    4.3.1.2. Pilotes Pretensados_________________________________________________ 119

    4.3.1.3 Pilotes metlicos ___________________________________________________ 120

    4.3.1.4 Comparacin de pilotes fabricados con diferentes materiales. _Error! Marcador no

    definido.

    4.3.2 SEGN EL MECANISMO DE TRANSFERENCIA DE CARGA AL SUELO122

    4.3.3. SEGN LA FORMA DE INSTALACIN DEL PILOTE EN EL SITIO____ 122

    4.4. ESTIMACION DE LA CAPACIDAD ULTIMA DE CARGA EN

    PILOTES ______________________________________________________ 123

    4.4.1 PILOTES BAJO LA ACCIN DE UNA CARGA _____________________ 123

    4.4.2. CAPACIDAD VERTICAL LTIMA DEL SUELO._________________ 124

    4.4.2.1. Formulas estticas. _________________________________________________ 124

    4.4.2.2. Ensayos de carga. __________________________________________________ 125

    4.4.2.3 Frmulas de hinca (dinmicas). ________________________________________ 126

    4.4.2.4. Ensayos in Situ . ___________________________________________________ 1264.4.3 CAPACIDAD DE CARGA PORTANTE EN LA PUNTA DEL PILOTE___ 127

    4.4.3.1 Parte (a) __________________________________________________________ 127

    Mtodo de Meyerhof ____________________________________________ 127

    Mtodo de Vesic________________________________________________ 129

    Mtodo de Janbu________________________________________________ 130

    - vi -

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    4.4.3.2 Parte (b) __________________________________________________________ 132

    Mtodo de Terzaghi Peck _______________________________________ 132

    Mtodo de J. Brinch Hansen_______________________________________ 133

    4.4.4 CAPACIDAD DE CARGA PORTANTE DEBIDA A LA RESISTENCIA POR

    FRICCIN ENTRE EL SUELO Y EL PILOTE ____________________________ 133

    4.4.4.1 Resistencia de friccin en arenas ______________________________________ 134

    4.4.4.2 Resistencia de friccin en arcillas _____________________________________ 136

    4.4.5. CONSIDERACIONES ESPECIALES PARA ESTIMAR LA CAPACIDAD DE

    CARGA PORTANTE EN LA PUNTA DEL PILOTE _______________________ 140

    4.4.5.1 Capacidad de apoyo en suelos no cohesivos ______________________________ 140

    4.4.5.2. Mtodo basado en la prueba de penetracin standard (SPT). ________________ 140

    4.4.5.3 Capacidad de apoyo en suelos cohesivos ________________________________ 142

    4.4.6 CONSIDERACIONES ESPECIALES PARA ESTIMAR LA CAPACIDAD DECARGA PORTANTE DEBIDA A LA RESISTENCIA POR FRICCIN ENTRE EL

    SUELO Y EL PILOTE ________________________________________________ 142

    4.4.6.1 Capacidad de carga en suelos no cohesivos_______________________________ 142

    4.4.6.2 Mtodo basado en la prueba de penetracin estndar (SPT) __________________ 143

    4.4.6.3 Capacidad de carga en suelos cohesivos._________________________________ 144

    4.5. CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE (PERMISIBLE) EN PILOTES

    _______________________________________________________________ 146

    4.6. COYLE Y CASTELLO (DISEO DE CORRELACIN) __________ 147

    4.7. PILOTES SOBRE ROCA CON RESISTENCIA DE PUNTA._______ 148

    4.8. CALCULO DE ASENTAMIENTOS. ___________________________ 149

    4.8.1. ASENTAMIENTO DE PILOTE AISLADO __________________________ 149

    4.8.1.1 Determinacin de s1 , asentamiento por la deformacin axial del pilote ._______ 149

    4.8.1.2 Determinacin de s2 , asentamiento causado por la carga en la punta del pilote. _ 150

    4.8.1.3 Determinacin de s3 , asentamiento debido a la carga transmitida a lo largo del

    fuste del pilote .__________________________________________________________ 1514.8.2 ASENTAMIENTO DE CONSOLIDACIN DE UN GRUPO DE PILOTES_ 152

    4.8.3 ASENTAMIENTO DE CONSOLIDACION _________________________ 153

    4.8.4. ASENTAMIENTO FINAL________________________________________ 155

    4.9. GRUPO DE PILOTES. _______________________________________ 156

    - vii -

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    4.9.1 EFICIENCIA___________________________________________________ 156

    4.9.2 PILOTES EN ARENA____________________________________________ 159

    4.9.3 PILOTES EN ARCILLA __________________________________________ 159

    4.9.4 PILOTES EN ROCA ____________________________________________ 160BIBLIOGRAFA________________________________________________ 160

    CAPITULO V____________________________________________161

    TUBULONES DE FUNDACIN____________________________161

    5.1. DEFINICIONES Y PROCEDIMIENTOS GENERALES DE

    PROYECTO.___________________________________________________ 161

    5.1.1. TUBULONES A CIELO ABIERTO. ________________________________ 161

    5.1.2. TUBULONES DE AIRE COMPRIMIDO.____________________________ 163

    BIBLIOGRAFA________________________________________________ 168

    CAPITULO VI___________________________________________169

    PILARES Y ESTRIBOS DE PUENTES ______________________169

    6.1. INTRODUCCIN ___________________________________________ 169

    6.2. DESIGNACIONES.- _________________________________________ 169

    6.3. ESTRIBOS DE PUENTE, (MESO-ESTRUCTURA).- _____________ 170

    6.3.1. ESTRIBOS PARA PUENTES SIMPLEMENTE APOYADOS Y CONTINUOS

    ___________________________________________________________________ 171

    6.3.1.1. Estribos de aletas rectas _____________________________________________ 171

    6.3.1.2. Estribos con aletas oblicuas __________________________________________ 171

    6.3.1.3. Estribos en forma de U ______________________________________________ 172

    6.3.1.4. Estribos de cajn. __________________________________________________ 172

    6.3.1.5. Estribos tramos de orilla. ___________________________________________ 173

    6.3.1.6. Estribos sin aletas.- ________________________________________________ 173

    6.3.2. ESTRIBOS PARA PUENTES DE PRTICOS RGIDOS _______________ 174

    - viii -

  • 5/24/2018 Fundaciones II (Texto Docente)

    9/215

    6.3.3 ESTRIBOS PARA ARCOS________________________________________ 177

    6.4. PILAS DE PUENTE, ( MESO ESTRUCTURA) __________________ 178

    6.5. SOLICITACIONES EN EL ESTRIBO, Y LAS PILAS_____________ 180

    6.5.1. CARGA PERMANENTE_________________________________________ 181

    6.5.2 CARGAS MVILES_____________________________________________ 182

    6.5.3 CARGAS DE VIENTO ___________________________________________ 183

    6.5.4 FUERZAS ESPECIALES _________________________________________ 185

    6.5.4.1.- Fuerzas ssmicas. __________________________________________________ 185

    6.5.4.2.- Otras Fuerzas. ____________________________________________________ 185

    6.5.4.3.-Colisin. _________________________________________________________ 185

    6.5.4.4.- Rozamiento.______________________________________________________ 186

    6.6. CALCULO DE LA ESTABILIDAD ____________________________ 186

    6.7. CIMENTACIONES PARA PUENTES (INFRAESTRUCTURA) ____ 187

    6.7.1. EJECUCIN DE LAS FUNDACIONES_____________________________ 187

    6.7.2. FUNDACIN DIRECTA_________________________________________ 187

    6.7.3. FUNDACIN NEUMTICA. _____________________________________ 188

    6.7.4. FUNDACIN MEDIANTE PILOTAJE _____________________________ 188

    BIBLIOGRAFA________________________________________________ 188

    CAPITULO VII __________________________________________189

    RECALZOS _____________________________________________189

    7.1. INTRODUCCIN __________________________________________ 189

    7.2. DESIGNACIONES __________________________________________ 189

    7.3. PRECAUCIONES GENERALES______________________________ 190

    7.4. RECALZOS DE MUROS _____________________________________ 190

    7.4.1. Longitudes normalmente aceptadas para los bataches ___________________ 191

    7.4.2. Esquema de propagacin tpico de un recalce__________________________ 191

    - ix -

  • 5/24/2018 Fundaciones II (Texto Docente)

    10/215

    7.5. RECALZOS CON PILOTES FRAGMENTARIOS MEGA ________ 193

    7.6. RECALZOS DE PILOTES Y VIGAS DE HORMIGON ___________ 193

    7.7. METODO DE RECALCE PYNFORD O DE LAS BANQUETAS__ 194

    7.8. RECALZOS DE COLUMNAS_________________________________ 195

    BIBLIOGRAFA________________________________________________ 196

    CAPITULO VIII _________________________________________197

    DISEO DE FUNDACIONES SOMETIDAS A VIBRACIN ____197

    8.1. INTRODUCCIN ___________________________________________ 197

    a) Resistencia al asiento vertical.- __________________________________ 197

    b) Asentamiento diferencial.-______________________________________ 197

    c) Vuelco.-______________________________________________________ 198

    d) Torsin.-_____________________________________________________ 198

    e) Provisiones para accesorios.- ____________________________________ 198

    f) Dilatacin.- ___________________________________________________ 198

    g) Proteccin.- __________________________________________________ 199

    h) Vibracin.-___________________________________________________ 199

    8.2. FUNDACIONES SOBRE EL TERRENO________________________ 202

    8.3. FUNDACIONES SOBRE PILOTES ____________________________ 203

    BIBLIOGRAFA________________________________________________ 205

    - x -

  • 5/24/2018 Fundaciones II (Texto Docente)

    11/215

    CAPITULO IFUNDACIONES SOMETIDAS A FUERZAS DE VUELCO.

    _____________________________________________________________________________________

    CAPITULO I

    FUNDACIONES SOMETIDAS A FUERZAS DE VUELCO.

    1.1 INTRODUCCION

    La funcin de todo cimiento es la de soportar y transmitir al terreno sobre el

    que descansa la combinacin de cargas debidas a la estructura que sostiene

    de tal manera que no se produzcan asentamientos diferenciales u otros

    movimientos que puedan comprometer la estabilidad, o causar daos a la

    misma.

    1.2. DESIGNACIONES

    Tomando el tipo ms comn de zapatas aisladas, emplearemos las

    designaciones que se indican en la figura. 1.1

    a

    d

    Fig. 1.1

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 1 -

  • 5/24/2018 Fundaciones II (Texto Docente)

    12/215

    CAPITULO IFUNDACIONES SOMETIDAS A FUERZAS DE VUELCO.

    _____________________________________________________________________________________

    1.3. ZAPATAS AISLADAS SOMETIDAS A CARGA VERTICAL Y

    MOMENTO EN UNA DIRECCION

    Informacin: qadm (capacidad admisible)

    P (carga vertical)

    M(Momento actuante)

    I

    cM

    A

    Pq

    = Ec.1.1

    Donde :ePM

    baA

    =

    =

    12

    .

    23ab

    I

    ac

    =

    =

    Remplazando en Ec.1.1

    12

    23a

    b

    aeP

    ba

    Pq

    =

    2

    6

    ab

    eP

    ba

    Pq

    = Ec.1.2

    Fig-1.2

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 2 -

  • 5/24/2018 Fundaciones II (Texto Docente)

    13/215

    CAPITULO IFUNDACIONES SOMETIDAS A FUERZAS DE VUELCO.

    _____________________________________________________________________________________

    1.3.1 ANLISIS DE LAS PRESINES EN LA BASE DE LA ZAPATA

    DEBIDO A (P, M)

    1.3.1.1 Caso I: Excentricidad 6

    ae<

    En este caso el esfuerzo directo de compresin es mayor que el esfuerzo de

    flexin

    Fig-1.3

    De Ec.1.2

    +

    =a

    e

    ba

    Pqmax

    61 Ec. 1.3

    =a

    e

    ba

    Pqmin

    61 Ec. 1.4

    1.3.1.2 Caso II: Excentricidad6

    ae=

    En este caso el esfuerzo directo es igual al esfuerzo de flexin. De Ec.1.2

    A

    P

    A

    Pq

    ab

    aP

    ba

    Pq

    =

    =

    26

    6

    A

    Pqmax

    2= Ec.1.5

    0=minq Ec.1.6

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 3 -

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    CAPITULO IFUNDACIONES SOMETIDAS A FUERZAS DE VUELCO.

    _____________________________________________________________________________________

    Fig-1.4

    1.3.1.3 Caso III: Excent ricidad 6

    a

    e>

    Si la carga acta fuera del ncleo central de inercia, resulta esfuerzos de

    traccin en el lado opuesto a la excentricidad. Para que exista equilibrio la

    resultante de las tensiones R debe ser igual y estar alineada con P.

    ( ) PbqmR max == 321

    Ec. 1.7

    Donde : mea

    +=2

    Remplazando en Ec1.7( )bea

    Pqmax 23

    4

    = Ec. 1.8

    0=minq Ec. 1.9

    Fig-1.5

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 4 -

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    _____________________________________________________________________________________

    1.4. ZAPATAS AISLADAS CON COLUMNA EXCENTRICA

    Para evitar el caso anterior, movilizar la zapata de manera que se transforme

    en zapata con columna excntrica, como en la figura. 1.6

    Informacin: qadm(Capacidad de carga mxima admisible)

    P (Carga vertical)

    baA = (rea de la zapata)

    Fig-1.6

    1.4.1 ANLISIS DE LAS PRESIONES EN LA BASE DE LA ZAPATADEBIDO A (P, M, Mc)

    1.4.1.1. Debido a la carga vertical P (Compresin)

    Fig-1.7

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 5 -

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    CAPITULO IFUNDACIONES SOMETIDAS A FUERZAS DE VUELCO.

    _____________________________________________________________________________________

    A

    Pq =1 Ec. 1.11

    Donde: baA =

    Remplazando en Ec. 1.11ba

    Pq

    =1 Ec. 1.12

    1.4.1.2 Debido al momento flector M actuante

    Fig-1.8

    I

    cMq

    =2 Ec.1.13

    Donde:12

    ;2

    ;'3

    1

    abI

    acePM

    ===

    Remplazando en Ec 1.13 21

    2'6ab

    ePq

    = Ec1.14

    1.4.1.3 Debido a la excentricidad de la columna Mc

    Fig. 1.9

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 6 -

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    _____________________________________________________________________________________

    I

    cMq c

    =3 Ec.1.15

    Donde:12

    ;2

    ;'3

    2

    abI

    acePMc

    ===

    Remplazando en Ec.1.15

    22

    3

    '6

    ab

    ePq

    = Ec1.16

    1.4.2 ANALISIS DE LAS PRESIONES EN LA BASE DE LA ZAPATA PARACASOS ESPECIALES

    1.4.2.1 Caso a: Cuando todas las cargas (P, M, Mc) actan sobre lafundacin.

    Fig-1.10En el eje 1

    = imin qq

    321 qqqqmin +=

    22

    21 '6'6

    ab

    eP

    ab

    eP

    ba

    Pqmin

    +

    = Ec.1.17

    0minq

    En el eje 2

    = imax qq

    321 qqqqman +=

    22

    21 '6'6

    ab

    eP

    ab

    eP

    ba

    Pqman

    +

    = Ec.1.18

    admmax qq

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 7 -

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    _____________________________________________________________________________________

    Cuando la resultante es una carga trapezoidal

    Fig-1.11

    minmax qq > Ec. 1.19

    Remplazando Ec.17, Ec.18 en Ec.19

    22

    21

    22

    21 '6'6'6'6

    ab

    eP

    ab

    eP

    ba

    P

    ab

    eP

    ab

    eP

    ba

    P

    +

    >

    +

    21 ee > Ec. 1.20

    Cuando la resultante es una carga triangular

    Fig. 1.120=minq Ec.1.21

    Remplazando Ec.1.21 en Ec.1.17ba

    P

    ab

    eP

    ab

    eP

    =

    21

    22 '6'6

    Remplazando en Ec. 1.18

    +

    =

    ba

    P

    ab

    eP

    ab

    eP

    ba

    Pqmax 2

    121 '6'6

    ba

    Pqmax

    =2

    Ec.1.22

    Remplazando Ec.1.21 en Ec.1.17ba

    P

    ab

    eP

    ab

    eP

    =

    21

    22 '6'6

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 8 -

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    _____________________________________________________________________________________

    =

    ba

    P

    ab

    eP

    P

    abe

    21

    2

    2

    '6

    '6

    P=P

    612a

    ee = Ec.1.23

    Por otro lado de Figura. 1.6 21 2 e

    aL =

    Remplazando la Ec. 1.2362 11a

    ea

    L += 3

    32 11

    eaL

    =

    12 LaL =

    Remplazando L1

    =

    3

    32 12

    eaaL

    3

    3 12

    eaL

    +=

    1

    1

    2

    13

    32

    ea

    ea

    L

    L

    +

    = Ec. 1.24

    Cuando la resultante es una carga uniforme

    Fig. 1.13

    minmax qq = Ec. 1.25

    Remplazando Ec.1.17, Ec. 1.18 en Ec. 1.25

    22

    21

    22

    21 '6'6'6'6

    ab

    eP

    ab

    eP

    ba

    P

    ab

    eP

    ab

    eP

    ba

    P

    +

    =

    +

    21 ee = Ec. 1.26

    ba

    Pqmax

    = Ec. 1.27

    Por otro lado de Figura 1.6 21 2 e

    aL =

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 9 -

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    _____________________________________________________________________________________

    Remplazando la Ec. 1.26 11 2 e

    aL =

    2

    2 11

    eaL

    =

    12 LaL =

    Remplazando L1

    = 12 2 e

    a

    aL 2

    2 12

    ea

    L

    =

    1

    1

    2

    1

    2

    2

    ea

    ea

    L

    L

    +

    = Ec 1.28

    1.4.2.2 Caso b: Cuando no todas las cargas actan sobre la fundacin

    Sin considerar el momento actuante o momento flector M

    Fig. 1.14En el eje 1

    = imax qq

    31 qqqman +=

    admmax qq

    22'6

    ab

    eP

    ba

    Pqman

    +

    = Ec. 1.29

    En el eje 2

    = imin qq 31 qqqmin =

    22'6

    ab

    eP

    ba

    Pqmin

    = Ec. 1.30

    0minq

    Para mayor seguridad

    030.1.

    017.1.

    =

    =

    Ec

    Ec30.1.17.1. EcEc =

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 10 -

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    CAPITULO IFUNDACIONES SOMETIDAS A FUERZAS DE VUELCO.

    _____________________________________________________________________________________

    Remplazando22

    22

    21 '6'6'6

    ab

    eP

    ba

    P

    ab

    eP

    ab

    eP

    ba

    P

    =

    +

    21 2ee = Ec 1.31

    Por otro lado0

    '622 =

    ab

    eP

    ba

    P

    '62 P

    aPe

    =

    62a

    e = Ec 1.32

    Remplazando Ec.1.32 en Ec.1.31

    31

    ae = Ec 1.33

    Por otro lado 21 2 e

    aL =

    Remplazando la Ec.1.33621aa

    L = 31a

    L =

    12 LaL =

    Remplazando L132a

    aL = 3

    22

    aL =

    2

    1

    2

    1 =L

    L

    La relacin para la ubicacin de la columna en la base, esta dada por:

    12 2LL = Ec 1.34 (figura 1.6)

    Fig. 1.15

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 11 -

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    _____________________________________________________________________________________

    1.5. ZAPATAS AISLADAS RECTANGULARES SOMETIDAS A CARGAVERTICAL Y MOMENTOS BIAXIALES.

    Para el anlisis de presiones se desarrolla a continuacin dos mtodos

    1.5.1. METODO 1, Para el anlisis de presiones en las zapatassometidas a carga vertical y momentos biaxiales

    Fig. 1.16

    x

    yx

    y

    xy

    I

    cM

    I

    cM

    A

    Pq

    = Ec 1.35

    Donde

    2;

    2

    ;;

    bc

    ac

    ePMePMbaA

    yx

    yxxy

    ==

    === y

    12;

    12

    33ab

    Iba

    I yx

    =

    =

    Remplazando en Ec. 1.3522

    66ba

    eP

    ba

    eP

    ba

    Pq

    yx

    =

    =

    b

    e

    a

    e

    ba

    Pq

    yx66

    1

    Fig. 1.17

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 12 -

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    _____________________________________________________________________________________

    Siempre que: admcg qba

    Pq

    =

    =b

    e

    a

    e

    ba

    Pq

    yx

    max

    661 Ec 1.36

    Ubicacin de la resultante

    Fig. 1.18

    1.5.1.1 Zona I.-

    Carga dentro del ncleo central de inercia. Solo existe compresin, para esto:

    166

    +

    b

    e

    a

    e yx Siendo ex ,ey los valores absolutos de la excentricidad

    +

    +

    =

    b

    e

    a

    e

    ba

    Pq

    yxmax

    661 Ec 1.37

    1.5.1.2 Zona II.-

    Las excentricidades debern ser simultneamente4

    aex y 4

    bey 1

    Para el equilibrio, la resultante R debe ser igual y estar alineada con P.

    PqdcR max=

    = 44

    21

    31 Ec 1.38

    Donde: cea

    x+=2 y de

    by+=2

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 13 -

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    24/215

    CAPITULO IFUNDACIONES SOMETIDAS A FUERZAS DE VUELCO.

    _____________________________________________________________________________________

    Fig. 1.19

    Remplazando en Ec. 1.38

    ( )( )yxmax

    ebea

    Pq

    222

    3

    = Ec 1.39

    La posicin de la lnea de presiones queda acotada por los valores:

    ( xeac 224 )= y yebd 224 =

    1.5.1.3 Zona III.-

    Los valores absolutos de las excentricidades deben cumplir:

    166

    +

    b

    e

    a

    e yx Y que simultneamente no sean4

    aex y 4

    bey .

    Entrando en el grfico 1 con los valoresa

    ec x= y

    b

    ed

    y= , se obtienen los

    valores n y m, que fijan conforme a la figura 1.20 la posicin de la lnea de

    presiones nulas.

    Fig. 1.20

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 14 -

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    25/215

    CAPITULO IFUNDACIONES SOMETIDAS A FUERZAS DE VUELCO.

    _____________________________________________________________________________________

    El esfuerzo mximo es:ba

    PKqmax

    = Ec.1.40

    El valor de K se obtiene del grfico. 2

    Si c > d, entonces se debe intercambiar en los grficos c y d, Tambin sedebe considerar m en lugar de m, donde

    b

    amm=' .

    Graf. 1

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 15 -

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    26/215

    CAPITULO IFUNDACIONES SOMETIDAS A FUERZAS DE VUELCO.

    _____________________________________________________________________________________

    Graf. 2

    1.5.2 METODO 2, Para el anlisis de presiones en las zapatas sometidasa carga vertical y momentos biaxiales

    Se tiene IV casos

    1.5.2.1 Caso I: Presin total en la base

    Informacin: qadm(Capacidad de carga mxima admisible)P (Carga vertical)

    baA = (rea de la zapata)

    Dondeyx

    xy

    ePM

    ePM

    =

    =

    6

    aex y 6

    bey

    Fig. 1.21

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 16 -

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    27/215

    CAPITULO IFUNDACIONES SOMETIDAS A FUERZAS DE VUELCO.

    _____________________________________________________________________________________

    a

    ex= ,b

    ey= Con y se ingresa en el grf 3 y se determina K y F.S.

    Se obtieneA

    PKqmax = Ec. 1.41

    Condicin admmax qq

    1.5.2.2 Caso II: Presin parcial - Zona no compr imida triangular

    Informacin: qadm(Capacidad de carga mxima admisible)P (Carga vertical)

    baA = (rea de la zapata)

    Dondeyx

    xy

    ePM

    ePM

    =

    =

    6

    aex> y

    6

    bey

    Fig. 1.22

    a

    ex= ;b

    ey= Con y se ingresa en el grf 3 y se determina K; F.S.; x, y

    Se obtieneA

    PKqmax = Ec. 1.41

    Condicin admmax qq

    Con x, y, se determina la posicin de la lnea de presiones nulas. (fig 1.22)

    1.5.2.3 Caso III: Presin parcial - Trapezoidal en la base.

    Informacin: qadm(Capacidad de carga mxima admisible)P (Carga vertical)

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 17 -

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    28/215

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    _____________________________________________________________________________________

    baA = (rea de la zapata)

    Dondeyx

    xy

    ePM

    ePM

    =

    =

    6

    aex y 6

    bey >

    Fig. 1.23

    a

    ex= ;b

    ey= Con y se ingresa en el grf 3 y se determina K , F.S

    Se obtieneA

    PKqmax = Ec. 1.41

    admmax qq Condicin

    Para determinar la posicin de la lnea de presiones nulas, se tiene que:

    yeb

    bm += xea

    an +=2

    y2

    m, n; y con n, se obtiene t del grf o. 4

    O se puede usar la ecuacin:

    De estas relaciones se obtiene ic

    ( ) ( ) ( ) 012613414 2 =+ ntntn

    ( )( )1113

    +

    =nt

    mbR

    ( )tRN = 1

    Referirse a la figura. 1.23

    ( )tqq max = 11

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 18 -

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    29/215

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    _____________________________________________________________________________________

    Factor de seguridad

    Valores de = e x / a : Excentricidad longitudinallongitud de zapata

    Las lneas llenas dan valores de K

    Presin mxima = K Pb.aP = carga concentrada sobre la zapata

    Valoresde

    =

    e

    /b:

    excentricidadtransversal

    anchodezapata

    1.31.2

    Caso I

    0

    1.1

    0.1

    1.61.4

    1.5

    0.1

    1.91.8

    1.7

    0.2

    2.5

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    Caso III

    Caso II

    10 5 3.3 2.5

    0.3

    3

    3.5

    4

    0.4

    Caso III

    10

    0.5

    5

    3.3

    12

    7

    5

    6

    9

    8 10

    15

    25

    20

    2 1.75 1.5

    Caso IV

    50

    1.75

    2.5

    2

    1.5

    Factordeseguridad

    Graf. 3

    0

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    0.6

    0.7

    0.8

    0.9

    1

    1.1

    1.2

    1.3

    1.4

    0.5 0.52 0.54 0.56 0.58 0.6 0.62 0.64 0.66 0.68 0.7 0.72 0.74 0.76 0.78 0.8

    [ n ]

    [t]

    Graf. 4

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 19 -

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    CAPITULO IFUNDACIONES SOMETIDAS A FUERZAS DE VUELCO.

    _____________________________________________________________________________________

    1.5.2.4 Caso IV: Presin parcial - Zona comprimida tr iangular

    Informacin: qadm(Capacidad de carga mxima admisible)P (Carga vertical)

    baA = (rea de la zapata)Donde:

    yx

    xy

    ePM

    ePM

    =

    =

    6

    aex> y 6

    bey >

    Fig. 1.24

    a

    ex= ;b

    ey= ; Con y se ingresa en el grfico 3y se determina K, F.S.

    Se obtiene A

    P

    Kqmax = Ec. 1.41

    Condicin admmax qq

    Para determinar la posicin de la lnea de presiones nulas se tiene que:

    xea

    G =2

    y yeb

    H =2

    (Ver Fig. 1.24)

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 20 -

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    CAPITULO IFUNDACIONES SOMETIDAS A FUERZAS DE VUELCO.

    _____________________________________________________________________________________

    BIBLIOGRAFA

    - CONCRETO ARMADO II . Juan Ortega Garca.

    - CIMENTACIONES TANQUES Y MUROS DE CONTENCION. Juan OrtegaGarca, 1ra. Edicin.

    - CIMENTACIONES DE CONCRETO ARMADO EN EDIFICACIONES. Captulo de

    Estudiantes de la Universidad Nacional de Ingeniera, 2da. Edicin.

    - PRINCIPLES OF FOUNDATION ENGINEERING. Braja M. Das, 3ra. Edicin.

    - REGLAMENTO PARA LAS CONSTRUCCIONES DE CONCRETO

    ESTRUCTURAL Y COMENTARIOS ACI 318-95 y ACI 318R-95.

    - CLCULO DE ESTRUCTRURAS DE CIMENTACIN, J. Calavera.

    - FOUNDATION DESIGN, Joseph Bowles- CIMENTACIONES DISEO Y CONSTRUCCIN, J. Tomlinson

    - FOUNDATION DESIGN, J. Cernica

    _____________________________________________________________________________________

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

    _____________________________________________________________________________________

    CAPITULO II

    MUROS DE CONTENCIN

    2.1. INTRODUCCION

    Los muros de contencin se utilizan fundamentalmente para estabilizar

    masas de tierra u otros materiales sueltos, cuando las condiciones no

    permiten dejar que estas masas asuman sus pendientes naturales. De

    manera general los muros de contencin se utilizan para sostener taludes de

    tierra de caras verticales o casi verticales, estas condiciones se presentan

    cuando el ancho de una excavacin, corte o terrapln est restringido por

    condiciones de propiedad, utilizacin de la estructura o economa.

    Sin embargo, en ocasiones el muro desempea una segunda misin que es

    la de transmitir cargas verticales al terreno en una funcin de cimiento.

    2.2. DESIGNACIONES

    Fig.-2.1

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 22 -

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

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    2.3. TIPOS GENERALES DE MUROS DE CONTENCION

    2.3.1 MUROS DE GRAVEDAD.-

    Son muros de hormign en masa ( fig 2.2) en los que la resistencia se

    consigue por su propio peso

    Fig. 2.2

    Su ventaja fundamental es que no van armados. Pueden ser interesantes

    para alturas moderadas.

    2.3.2 MUROS MENSULA (EN VOLADIZO).-

    Son los de empleo ms corriente (fig 2.3) y aunque su campo de aplicacin

    depende, lgicamente, de los costes relativos de excavacin ,hormign ,

    acero, encofrado y relleno, puede en primera aproximacin pensarse que

    constituye la solucin econmica hasta alturas de 10 a 12 m.

    Fig. 2.3

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 23 -

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

    _____________________________________________________________________________________

    2.3.3 MUROS DE CONTRAFUERTES.-

    Constituyen una solucin evolucionada de la anterior, en la que al crecer la

    altura y por tanto los espesores de hormign, compensa el aligerar las

    piezas. Esto conduce a armadura y encofrados mas complicados y a un

    hormigonado ms difcil y por lo tanto ms costoso, al manejarse espesores

    mas reducidos. Sin embargo, a partir de los 10,12 m. de altura es una

    solucin que debe tantearse para juzgar su inters. Pueden tener los

    contrafuertes en trasds ( figura2.4 a) o en intrads ( figura2.4 b).

    Fig. 2.4

    2.3.4 MUROS DE BANDEJA.-

    Su concepto es muy diferente del que origina el muro de contrafuertes. Aquno se trata de resistir el mismo momento flector, aumentando el canto y

    aligerando la seccin, sino de reducir los momentos flectores debidos al

    relleno mediante los producidos por la carga del propio relleno sobre las

    bandejas.

    Fig. 2.5

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 24 -

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

    _____________________________________________________________________________________

    2.3.5 MUROS CRIBAS Y OTROS MUROS PREFABRICADOS. -

    El concepto de muro criba de piezas prefabricadas tiene su origen en muros

    anlogos realizados antiguamente con tronco de rboles. El nuevo sistema

    emplea piezas prefabricadas de hormign de muy diversos tipos que forman

    una red espacial que se rellena con el propio suelo.

    2.4. TEORIAS DE PRESIN DEL TERRENO SOBRE MUROS DECONTENCIN

    Uno de los problemas es la determinacin de los esfuerzos que se originan

    en un macizo terroso durante su desplazamiento, ya que deben ser

    evaluados previamente para poder construir elementos estructurales, comoson los muros de contencin.

    2.4.1 EMPUJE DE TIERRAS ( EMPUJE ACTIVO Y EMPUJE PASIVO)

    El empuje de tierras, es la accin ejercida por un macizo terroso sobre

    cualquier elemento en contacto con l.

    Esta accin puede ser denominada Estado de reposo, Empuje activo o

    Empuje pasivo en funcin del sentido del desplazamiento.

    Es decir, el empuje activo es aquel que corresponde a una expansin del

    suelo y el pasivo a una compresin, los coeficientes respectivos Ka, Kp,

    sern posteriormente calculados.

    2.4.2 CALCULO DEL EMPUJE ACTIVO Y PASIVO

    2.4.2.1 Mtodo de Coulomb

    Presin activa

    - Para el caso activo la presin activa ser:2

    2

    1HKP aa = Ec. 2.1

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 25 -

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

    _____________________________________________________________________________________

    Donde : ( )

    ( ) ( ) ( )

    ( ) ( )

    2

    2

    2

    coscos

    sinsin1coscos

    cos

    +

    +++

    =

    a

    K Ec. 2.2

    Presin pasiva

    - Para el caso pasivo la presin pasiva ser:2

    `2

    1HKP pp = Ec. 2.3

    Donde : ( )

    ( ) ( ) ( )

    ( ) ( )

    2

    2

    2

    coscos

    sinsin1coscos

    cos

    +

    +++

    =

    aK Ec. 2.4

    El procedimiento para tal calculo es mostrado en la figura. 2.6,considerando

    un relleno granular.

    Fig. 2.6

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 26 -

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

    _____________________________________________________________________________________

    Rangos del ngulo de friccin del muro ()TABLA 2.1 Rango general de los ngulos de friccin del muro para muros de

    albailera o muros de concreto.

    MATERIAL DE RELLENO RANGO DE (GRAD)Grava 27-30

    Arena gruesa 20-28Arena fina 15-25

    Arcilla rgida 15-20Arcilla Limosa 12-16

    2.4.2.2 Mtodo de Rankine

    Presin activa

    Antes de que la rotura por traccin ocurra ser:

    2

    2

    1HKP

    aa = Ec. 2.5

    Despus de que la rotura por traccin ocurra ser:

    )2)((2

    1aaca KcHKzHP = Ec. 2.6

    a

    cKcz

    2= Ec. 2.7

    Donde :

    =+

    =2

    45tansin1

    sin1 2

    aK Ec. 2.8

    Presin pasiva

    La fuerza pasiva por unidad de longitud del muro puede ser determinado por

    el rea del diagrama de presiones:

    pKcHHpKpP 2

    2

    2

    1+= Ec. 2.9

    Donde :

    +=

    245

    2tan

    pK Ec. 2.10

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 27 -

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

    _____________________________________________________________________________________

    2.4.2.3 Presin de tierra activa y pasiva segn Rankine para relleno

    granular inclinado

    Ka=

    + coscos cos cos

    cos cos cos

    2 2

    2 2

    Ec 2.11

    P K Ha a=1

    2 12 Ec 2.12

    Donde: H BC1 2=

    = pendiente de la superficie de tierra

    Pv= Pa sin Ec. 2.13 Componente vertical de la fuerza activaPa

    Ph= Pa cos Ec. 2.14 Componente horizontal de la fuerza activa Pa

    2.5. DISEO DE MUROS DE CONTENCIN

    Son caractersticas fijas:

    - El suelo de cimentacin y por lo tanto las presiones mximas

    admisibles, el coeficiente de rozamiento hormign - suelo, y el empuje

    pasivo eventualmente movilizable frente al muro.

    - La cota de coronacin del muro

    - La profundidad mnima de cimentacin. Como norma general un

    muro no debe cimentarse a profundidad inferior a 1 m

    Son en cambio caractersticas seleccionables:

    - Las dimensiones del muro

    - El material de relleno del trasds

    - Las caractersticas resistentes de los materiales de muro.

    Existen 2 fases importantes en el diseo de un muro de contencin.

    1 Sabiendo la presin lateral del suelo, la estructura como un todo, es

    verificada en su estabilidad, esto incluye verificar a vuelco, deslizamiento y

    capacidad portante.

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 28 -

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

    _____________________________________________________________________________________

    2 Cada componente de la estructura es verificada para los esfuerzos

    adecuados y el acero de refuerzo es determinado para cada componente.

    2.5.1 MUROS DE GRAVEDAD.-2.5.1.1 Pre-dimensionamiento

    Fig. 2.82.5.1.2 Fase 1 verificacin de la estabilidad

    Verificacin al volteo

    ( )

    =O

    volteo M

    RM

    Fs Ec. 2.15

    Donde :M

    R =Suma de momentos que resisten el vuelco al rededor del punto C.

    Mo =Suma de momentos que tienden a voltear al muro alrededor del punto C

    _____________________________________________________________________________________

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

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    Fig. 2.9Momentos resistentes.

    El momento de la fuerza Pv alrededor de C es:

    Mv = PvB = Pa sin B Ec. 2.16

    Entonces : MR M M Mw ws= + + v Ec. 2.17

    Momentos actuantes

    Como se muestra en lafigura. 2.9, Ph es la fuerza que contribuye al vuelco

    =

    3

    HP

    oM

    h Ec. 2.18

    Donde: Ph= Pa cos Ec. 2.14

    ++=

    3cos

    H

    aP

    vM

    wsM

    wM

    Fs

    Ec. 2.19

    El factor de seguridad con respecto al vuelco es Fs = 1.5 a 2

    vM

    Ha

    P

    wsM

    wM

    Fs

    +=

    3cos Ec. 2.20

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    Verificacin al deslizamiento en la base

    ( )

    =dntodeslizamie F

    RF

    Fs Ec. 2.21

    Donde : = Suma de fuerzas horizontales resistentes.FR

    Fd

    = Suma de fuerzas horizontales deslizantes.

    Fuerzas resistentes.

    En la base del muro se desarrolla un esfuerzo de corte, que se representa

    s= c+ tan Ec. 2.22

    Y la mxima fuerza de resistencia, ser:

    ( )BcBssF cinladearear

    +== tan)( sec Ec. 2.23

    sin embargo:

    ( ) == VverticalesfuerzaslasdesumaB Ec. 2.24

    Entonces :( ) BcVF

    r += tan Ec. 2.25

    En la figura. 2.9 se muestra que la fuerza pasiva Pp es tambin un fuerza

    horizontal resistente, la expresin de Pp esta dada por la Ec. 2.9.

    ( ) ++= pPBcVRF tan Ec. 2.26

    Fuerzas deslizantes.

    La nica fuerza horizontal que tiende a causar el deslizamiento es la

    componente horizontal de la fuerza activa Ph

    = cosaPdF Ec. 2.27

    El mnimo factor de seguridad con respecto al deslizamiento es Fs = 1.5

    ( )

    ( )

    cos

    tan

    a

    pV

    P

    PBcFs

    ntodeslizamie

    ++=

    Ec. 2.28

    _____________________________________________________________________________________

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

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    Verificacin de la capacidad portante .-

    maxtan q

    qFs u

    tepor

    capacidad =

    Ec. 2.29

    por lo tanto: q qadmmax

    La magnitud de qmax y qminpuede ser determinado de la siguiente manera:

    q V

    A

    M Y

    I

    net= Ec. 2.30

    Donde: ( )eVnetM =

    V W W PS V

    =

    + +

    A B h= * h=1

    I B=1

    121 2 momento de inercia por unidad de longitud de la seccin de la base

    Para la presin mxima y mnima, el valor de Y en la Ec. 2.30, es igual a

    B

    2 , substituyendo los valores precedentes en la Ec. 2.30,resulta:

    312

    1 2

    )(

    1.B

    BVe

    BVq

    =

    Entonces :

    +

    ==

    B

    e

    B

    V

    punteraqq6

    1max Ec. 2.31

    Similarmente:

    ==

    B

    e

    B

    V

    talnqq6

    1min Ec. 2.32

    Notas:

    La suma vectorial de y . Dan la fuerza como resultanteV Ph R

    El momento neto de estas fuerzas alrededor del punto C , figura . 2.10

    ,es:

    Mnet

    Mnet

    MR

    MO

    =

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

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    La lnea de accin de la resultante , intersecta la base en el punto E

    (figura2.10).La distancia CE es entonces:

    R

    CE XM

    netV= = Ec. 2.33

    La excentricidad de la resultante , puede expresarse entonces como:R

    e B

    CE= 2 Ec. 2.34

    El factor de seguridad con respecto a la capacidad portante es Fs = 3

    Fig. 2.10

    2.5.1.3 Fase 2- verificacin de esfuerzos

    Verificacin de corte y tensin de flexin en la puntera .-

    Corte

    V q x q qx

    = + 1 2( max )1 (actuante t.) Ec. 2.35

    Vu V= 1 7.

    VcV

    h

    u=.100 (Kg /cm

    2) Ec. 2.36

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    FUNDACIONES II - 33 -

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

    _____________________________________________________________________________________

    Vcu

    f c=0 53. =0.85 (esf. permisible cortante) Ec. 2.37

    Vc Vcu Ec. 2.38

    Fig. 2.11Momento

    M qx

    q q x= + 1

    2

    2 1

    2

    3max (actuante t.m) Ec. 2.39

    MMu 7.1= Tensin

    fMc

    I

    M

    b h

    M

    h

    u u= = =6

    2

    6

    100 2. . (Kg/cm2

    ) Ec. 2.40ft f c= 1 33. =0.65 (esf. permisible flexin) Ec. 2.41

    f ft Ec. 2.42

    Verificacin de corte y tensin de flexin en el taln .-

    Corte

    V q q x q q x= + ( ) ( min)1 1 2 (actuante t.) Ec. 2.43

    Vu V= 1 7.

    VcV

    h

    u=.100 (Kg /cm

    2) Ec. 2.36

    Vcu

    f c=0 53. =0.85 (esf. permisible cortante) Ec. 2.37

    _____________________________________________________________________________________

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    Vc Vcu Ec. 2.38

    Fig. 2.12Momento

    ( )3

    2

    min12

    2)1(

    xqq

    xqqM += (actuante t.m) Ec. 2.44

    Mu M= 17. Tensin

    fMc

    I

    M

    b h

    M

    h

    u u= = =6

    2

    6

    100 2. . (Kg/cm2

    ) Ec. 2.40cff = 33.1 =0.65 (esf. permisible flexin) Ec. 2.41

    f ft Ec. 2.42

    Verificacin de corte, tensin de flexin y compresin en la pantalla .-

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    0 X H hi ( ) Wi= peso de l pantalla por encima de la seccin i i .

    Mi= momento en i .Vi= corte en i.

    Xi= distancia desde el coronamiento hasta la seccin i i

    Corte

    VciV

    Bi

    i=.100 (Kg /cm

    2) Ec. 2.36

    Vcu

    f c=0 53. =0.85 (esf. permisible cortante) Ec. 2.37

    Vci Vcu Ec. 2.38Tensin

    fiM

    b Bi

    Mi

    Bi

    i= =6

    26

    100 2. . (Kg/cm2) Ec. 2.40

    ft f c= 1 33. =0.65 (esf. permisible flexin) Ec. 2.41

    fi ft Ec. 2.42Compresin

    f iWi

    b Bi

    Mi

    b Bi

    . .= +

    62 f i

    Wi

    Bi

    Mi

    Bi

    . .= +

    100

    6

    100 2 (Kg/cm2) Ec. 2.45

    fc f c= 0 85. =0.65 (esf. permisible flexin) Ec. 2.46

    f i fc Ec. 2.47

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    2.5.2 MUROS MENSULA .-2.5.2.1 Predimensionamiento

    Fig. 2.13

    2.5.2.2 Fase 1 verificacin de la estabilidad

    Esta fase se la realiza de la misma forma que en la seccin anterior (Muros

    de Gravedad )

    Verificacin al volteo .-

    ( )

    =O

    volteo M

    RM

    Fs Ec. 2.15

    Donde :M

    R =Suma de momentos que resisten el vuelco al rededor del punto C.

    Mo =Suma de momentos que tienden a voltear al muro alrededor del punto C

    El factor de seguridad con respecto al vuelco es Fs = 1.5 a 2

    Verificacin al deslizamiento en la base

    ( )

    = dntodeslizamie F

    RF

    Fs Ec. 2.21

    Donde : = Suma de fuerzas horizontales resistentes.FR

    Fd

    = Suma de fuerzas horizontales deslizantes.

    El mnimo factor de seguridad con respecto al deslizamiento es Fs = 1.5

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    Verificacin de la capacidad portante

    maxtan q

    qFs u

    teporcapacidad=

    Ec. 2.29

    por lo tanto: q qadmmax El factor de seguridad con respecto a la capacidad portante es Fs = 3

    2.5.2.3 Fase 2 veri ficacin de esfuerzos

    Diseo del alzado o cuerpo .-La distribucin de la presin lateral de tierra

    detrs del muro se muestra en la figura. 2.14 a. Note que, a cualquier

    profundidad Z desde el tope del muro

    a azK= Ec. 2.48La componente horizontal de la presin lateral es a h azK( ) cos= Ec. 2.49

    Recordemos que :

    Calculo del refuerzo de acero por flexin

    Entonces el momento a cualquier profundidad del muro ser:

    M z Ka=1

    63 cos Ec. 2.50

    El momento ultimo de diseo (ACI Seccin 9.2.4) es:

    Mu M z Ka= =1717

    63.

    .cos Ec. 2.51

    Reglamento para las construcciones de concreto estructural y Comentarios (ACI 318-95 y ACI318R-95)

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 38 -

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

    _____________________________________________________________________________________

    La variacin del momento a cualquier profundidad, ser calculada con la

    ecuacin precedente, y una grfica (graf.1) parecida al de la figura. 2.14

    Fig. 2.14

    y

    c

    f

    bafAs

    =85.0 b=100cm Ec. 2.52

    )2

    ( a

    dAsfMu y = Con =0.9 y remplazando As de la Ec. 2.52 (Ec. 2.53)

    La graf 2 y graf 3 se obtienen combinando las Ec. 2.52 y Ec.2.53 para

    dimetros diferentes de acero.

    Verificacin por corte

    cos2

    2

    1aKzV= Ec. 2.54

    El cortante ultimo de diseo es:

    Vu V z K a= =1717

    22

    . .

    cos Ec. 2.55

    VcV

    d

    u=

    .100 Ec. 2.36

    Vcu fc= 0 53. =0.85 (esf. Permisible cortante ) Ec. 2.37

    Vc Vcu (caso 1) Ec. 2.38

    Vc Vcu2

    3 (caso 2) Ec. 2.56

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 39 -

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

    _____________________________________________________________________________________

    Refuerzo de acero por contraccin y temperaturaDe acuerdo con el cdigo ACI seccin 14.3.2 y 14.3.3

    Horizontal del muro

    AgAsh

    002.0=

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

    _____________________________________________________________________________________

    Refuerzo transversal de acero por contraccin y temperatura

    De acuerdo con el cdigo ACI seccin 7.12.2.1 (b)

    A s A g= 0 0 018.

    Ag= rea de la seccin del muroDiseo del talnPara el diseo del taln, se debe tomar en cuenta que :

    q q q q= + 1 2 3 Ec. 2.60

    Donde : q1 =Carga causada por el suelo arriba del taln (s.H)q2=Carga causada por la losa de concreto (c.h)q3 =Reaccin del suelo

    Verificacin por corte

    = dxqV . (actuante ) Ec. 2.58Vu V=17.

    VcV

    d

    u=.100 Ec. 2.36

    Vcu fc= 0 53. =0.85 (esf. Permisible cortante) Ec. 2.37

    Vc Vcu Ec. 2.38

    Calculo del refuerzo de acero por flexin

    = dxVM . Ec. 2.59Mu M=17.

    As af b

    f

    c

    y

    =0 85.

    b=100cm Ec. 2.52

    =

    2

    adyAsfMu Con =0.9 y remplazando As de la Ec. 2.52 ( Ec. 2.53)

    Refuerzo transversal de acero por contraccin y temperatura

    De acuerdo con el cdigo ACI seccin 7.12.2.1 (b): A s A g= 0 0 01 8.

    Ag= rea de la seccin del muro

    Reglamento para las construcciones de concreto estructural y Comentarios (ACI 318-95 y ACI 318R-95)

    Reglamento para las construcciones de concreto estructural y Comentarios (ACI 318-95 y ACI 318R-95)

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

    _____________________________________________________________________________________

    2.5.3 MUROS DE CONTRAFUERTE.-

    2.5.3.1 Predimensionamiento

    Fig. 2.15

    2.5.3.2. Fase 1 verificacin de la estabil idad

    Esta fase se la realiza de la misma forma que en la seccin anterior (Muros

    de Gravedad)

    Verificacin al volteo.-

    ( )

    = Ovolteo MRM

    Fs Ec. 2.15Donde :

    MR =Suma de momentos que resisten el vuelco al rededor del punto C.

    Mo =Suma de momentos que tienden a voltear al muro al rededor del punto C

    El factor de seguridad con respecto al vuelco es Fs = 1.5 a 2

    Verificacin al deslizamiento en la base

    ( )

    =d

    ntodeslizamie F

    RF

    Fs Ec. 2.21

    Donde : = Suma de fuerzas horizontales resistentes.FR

    Fd

    = Suma de fuerzas horizontales deslizantes.

    El mnimo factor de seguridad con respecto al deslizamiento es Fs = 1.5

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 42 -

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

    _____________________________________________________________________________________

    Verificacin de la capacidad portante

    maxtan q

    qFs u

    teporcapacidad =

    Ec. 2.29

    por lo tanto: q qadmmax

    El factor de seguridad con respecto a la capacidad portante es Fs = 3

    2.5.3.3 Fase 2 verificacin de esfuerzos

    Diseo del alzado o cuerpo.-

    Calculo del refuerzo de acero por flexin

    La componente horizontal de la presin lateral es

    a h azK( ) cos= Ec. 2.49

    Acero horizontal M a h+ =1

    162 ( )L Ec. 2.61

    M a h =1

    122 ( )L Ec. 2.62

    El momento ltimo de diseo (ACI Seccin 9.2.4)es: Mu M=17. Ec. 2.51

    As af b

    f

    c

    y

    =0 85.

    b=100cm Ec. 2.52

    =

    2

    adyAsfMu (Con =0.9 y As de la Ec. 2.52, d=const) Ec. 2.53

    Fig. 2.16

    Reglamento para las construcciones de concreto estructural y Comentarios (ACI 318-95 y ACI318R-95)

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 43 -

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

    _____________________________________________________________________________________

    Acero vertical

    Considerando la influencia de la zapata como apoyo .

    Fig. 2.17M a h zL = 0 03. ( ) z=(H-h)

    M M

    + = ( )4

    El momento ultimo de diseo (ACI Seccin 9.2.4)es: Mu M=17. Ec. 2.51

    As af b

    f

    c

    y

    =0 85.

    b=100 cm. Ec. 2.52

    =

    2

    adyAsfMu (Con =0.9 y As de la Ec.2.52, d= variable) Ec. 2.53

    Refuerzo de acero por contraccin y temperaturaDe acuerdo con el cdigo ACI seccin 14.3.2 y 14.3.3

    Horizontal del muro

    AgAsh

    002.0=

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

    _____________________________________________________________________________________

    Diseo de los contrafuertes

    Por flexin

    Entonces el momento a cualquier profundidad del muro ser:

    M z K La=1

    6

    3 cos Ec. 2.50

    El momento ultimo de diseo (ACI Seccin 9.2.4)es:

    Mu M z K La= =1717

    6

    3. .

    cos Ec. 2.51

    Fig. 2.18

    De la figura. 2.18

    Mu T du i=( cos ). Ec. 2.63

    Mu T dt

    up= cos ( )2

    Ec. 2.64

    AsT

    u

    fy=

    Ec. 2.65

    Reemplazando Ec. 2.64 en Ec .2.65

    cos2

    =p

    y

    tdf

    MuAs = 0.9 Ec. 2.66

    Reglamento para las construcciones de concreto estructural y Comentarios (ACI 318-95 y ACI318R-95)

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 45 -

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

    _____________________________________________________________________________________

    Por fuerza cortante ( refuerzo horizontal )

    Fig. 2.19

    V z K La=1

    22

    cos Ec. 2.54

    El cortante ultimo de diseo es:

    v V z K Lui a= =1717

    22.

    .cos Ec. 2.55

    Vu v T seni ui ui= (seccin variable) Ec. 2.67

    tgt

    d

    MvVu

    p

    i

    uuii

    =

    2

    Ec. 2.68

    Vu Vc Vs

    Vs Vu

    Vc

    = +

    =

    y = 0.85 Ec. 2.69

    Donde: Vc db fc= 0 53. Ec. 2.70

    SA df

    Vs

    v y= S= separacin entre armadura Ec. 2.71

    Por traccin de la pantalla al contrafuerte (refuerzo horizontal)

    Tu La h= 1 7. ( ) Ec. 2.72

    As Tu

    fy=

    y =0.9 Ec. 2.65

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 46 -

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

    _____________________________________________________________________________________

    Fig. 2.20NOTA:

    Como refuerzo horizontal se considera el mayor de los dos refuerzoshorizontales (traccin o cortante)

    Por traccin de la zapata al contrafuerte (refuerzo vertical )

    Fig. 2.21Tu qL= 1 7. Ec. 2.72

    As Tu

    fy=

    y =0.9 Ec. 2.65

    Diseo de la puntera .-

    Para el diseo de la puntera, ser igual al del muro en voladizo

    Diseo del taln.--

    Se analiza y disea en forma similar a la pantalla, es una losa que se apoya

    en los contrafuertes.

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 47 -

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

    _____________________________________________________________________________________

    2.6. DISEO DE MUROS DE SOTANO.-

    En el contexto general de la edificacin, el stano se define como la planta

    situada bajo la planta baja y que, por lo tanto, est construida debajo del nivel

    del terreno.

    Fig. 2.22

    aha HK =)( Ec. 2.73

    2

    2

    1HKP a= Ec. 2.1

    2

    6

    1

    3

    1HKPH aA == Ec. 2.74

    2

    3

    1

    3

    2HKPH aB == Ec. 2.75

    azha zK =)( Ec. 2.48

    Reemplazando Ec. 2.73 en Ec. 2.48

    zH

    ha

    zha

    )(

    )(

    = Ec. 2.76

    Para encontrar MmxVz =0 Mmx

    02

    )( =

    =

    zz

    HHV

    ha

    Az

    Ec. 2.77

    Despejando de Ec. 2.77)(

    2 2

    ha

    AHHz

    = Ec. 2.78

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 48 -

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

    _____________________________________________________________________________________

    Reemplazando Ec.2.73 en Ec. 2.74

    HA a h=1

    6 ( )H Ec. 2.79

    Reemplazando Ec. 2.79 en Ec. 2.78

    z H= 13

    para este valor de z se encuentra el Mmax. Ec. 2.80

    6.

    2)( z

    zH

    zHM ha

    Amx

    =

    Ec. 2.81

    Mu M= 17.

    As af b

    f

    c

    y

    =085.

    b=100 (cm) Ec. 2.52

    =

    2adyAsfMu Con =0.9 y remplazando As de la Ec. 2.52 (Ec. 2.53)

    Fig. 2.23

    Refuerzo de acero por contraccin y temperatura

    Vertical

    Si e 25 cm armadura en las dos cara A s A g= 0 0015.

    Si e< 25 cm armadura en una cara A s A g= 0 00 18. Horizontal

    As Agh

    = 0 002.

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

    _____________________________________________________________________________________

    2.7. ESTABILIDAD DEL TALUD

    En adicin a los posibles tipos de fallas discutidos con anterioridad, se

    encuentra otros, como la posible inestabilidad del talud, en esta clase de falla

    dos tipos generales pueden ocurrir:

    Falla de cizallamiento superficial (figura.2.24 a)

    Falla de cizallamiento profunda (figura. 2.24 b.

    Fig. 2.24

    En esta situacin el mnimo factor de seguridad tambin tiene que ser

    determinado por ensayo error, cambiando los centros del circulo de prueba.

    Existen muchos mtodos grficos, tales como las desarrolladas por Bishop

    (1955), Teng (1962) y ahora con la tecnologa programas computacionales

    2.8. DRENAJES IMPERMEABILIZACION Y PROVISION DE JUNTAS EN

    LOS MUROS DE CONTENCIN Y SOTANOS.-

    2.8.1 MUROS DE CONTENCIN

    Las fallas o daos que ocurren ocasionalmente en los muros de contencin

    se deben, en la mayor parte de los casos, a una de estas dos causas:

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 50 -

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

    _____________________________________________________________________________________

    Sobrecarga del suelo bajo en muro con la consecuente inclinacin hacia

    adelante o Drenaje insuficiente del relleno posterior

    Fig. 2.25

    En muros largos, debe tomarse precauciones contra los daos producidos

    por expansin o por contraccin. La especificacin AASHTO exige que, para

    muros de gravedad y de concreto reforzado, se incluyan juntas de expansin

    a intervalos de 25 mts. o menos y juntas de contraccin a no ms de 9 mts

    Los muros de contencin pueden ser construidos con una o ms de las

    siguientes juntas:

    1. Juntas de construccin (figura. 2.26)pueden ser verticales o horizontales.

    Fig. 2.26

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 51 -

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

    _____________________________________________________________________________________

    2. Juntas de contraccin (figura. 2.27 ) son verticales (ranuras) Las ranuras

    pueden ser de 6 a 8 mm de ancho y de 12 a 16 mm de profundidad.

    Fig. 2.273. juntas de expansin (figura. 2.28 ) Estas juntas deben ser rellenas con

    material flexible.

    Fig. 2.28

    2.8.2 SOTANOS

    Existen tres mtodos bsicos de impermeabilizacin de stanos, a saber:

    1.-Empleo de hormign monoltico denso en paredes y suelo.

    2.-Sellado como un deposito de agua .

    3.-Sistema de cmara drenada.

    Hormign monoltico compacto: el objetivo principal es formar un stano

    impermeabilizado usando hormign armado o pretensado compacto de alta

    calidad.

    Sellado exterior con mstico asfltico

    Sellado interior con mstico asfltico

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 52 -

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

    _____________________________________________________________________________________

    interior

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    FUNDACIONES II - 53 -

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    CAPITULO IIMUROS DE CONTENCIN

    _____________________________________________________________________________________

    Sistema de cmara drenada

    BIBLIOGRAFA

    - MANUAL DE CONSTRUCCION DE EDIFICIOS. Roy Chudley.

    - CONCRETO ARMADO II . Juan Ortega Garcia.

    - MUROS DE CONTENCION Y MUROS DE SOTANO. J. Calavera, 2da. Edicin.- CIMENTACIONES DE CONCRETO ARMADO EN EDIFICACIONES. Captulo de

    Estudiantes de la Universidad Nacional de Ingeniera, 2da. Edicin.

    - PRINCIPLES OF FOUNDATION ENGINEERING. Braja M. Das, 3ra. Edicin.

    - REGLAMENTO PARA LAS CONSTRUCCIONES DE CONCRETO

    ESTRUCTURAL y COMENTARIOS ACI 318-95 y ACI 318R-95.

    - FOUNDATION ANLISIS AND DESIGN, J. Bowles

    - FOUNDATION DESIGN, J. Cernica

    - INGENIERIA DE FUNDACIONES, Manuel Delgado Vargas- CONSTRUCCIN DE CIMIENTOS, Hidalgo Bahamontes

    - CIMENTACIONES DISEO Y CONSTRUCCIN, J. Tomlinson

    - MECNICA DE SUELOS Y FUNDACIONES, Crespo

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 54 -

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    CAPITULO IIIMEDIOS AUXILIARES PARA EXCAVACIN A CIELO ABIERTO

    _____________________________________________________________________________________

    CAPITULO III

    MEDIOS AUXILIARES PARA EXCAVACIN A CIELO ABIERTO

    TABLAESTACAS

    3.1. INTRODUCCIN. ATAGUIAS O TABLAESTACAS

    Tabla estacas conectadas o semi-conectadas se usan a menudo para

    construir muros continuos para estructuras ribereas que van desde

    pequeos embarcaderos hasta grandes muelles (figura 3.1a). En contraste

    con la construccin de otros tipos de muros de retencin la construccin de

    tabla estacas usualmente no requiere drenar el sitio de la construccin. Lastablaestacas tambin son usadas para algunas estructuras temporales tales

    como entibados (figura 3.1b)

    Fig. 3.1 Ejemplos de usos de tablaestacas:Muros tablaestacas ribereos; b) Entibados

    Varios tipos de tabla estacas son de uso comn en construccin:

    Tabla estacas de madera Tabla estacas de concreto precolado

    Tabla estacas de acero

    Las tablaestacas de madera se usan solo para estructuras temporarias que

    estn sobre el nivel fretico

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 55 -

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    CAPITULO IIIMEDIOS AUXILIARES PARA EXCAVACIN A CIELO ABIERTO

    _____________________________________________________________________________________

    Las tablaestacas de concreto precolado son pesadas y se disean con

    refuerzo para resistir los esfuerzos permanentes para los cuales la estructura

    estar sujeta despus de la construccin y tambin para manejar los

    esfuerzos producidos durante la construccin

    Fig. 3.2 Tipos de tablaestacas de madera y concreto

    Fig.3.3 Conexiones de tablaestacas (de acero)a) Pulgar y dedo; b) Pelota y hueco

    El esfuerzo admisible de flexin de diseo

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 56 -

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    CAPITULO IIIMEDIOS AUXILIARES PARA EXCAVACIN A CIELO ABIERTO

    _____________________________________________________________________________________

    Las tablaestacas de acero son convenientes por su resistencia a los altos

    esfuerzos de hinca desarrollados cuando son hincados en suelos duros. Ellas

    son tambin livianas y reutilizables.

    3.2. MTODOS DE CONSTRUCCIN DE TABLAESTACAS.-

    Las tablaestacas pueden ser divididas en dos categoras bsicas: a) En

    voladizo y b) ancladas.

    Los mtodos de construccin pueden ser divididos en dos categoras:

    Estructuras rellenadas.

    Estructuras drenadas.

    La secuencia de construccin de estructuras rellenadas es: (figura 3.4)

    Paso 1.- Drenar el suelo delante y detrs de la estructura propuesta.

    Paso 2.- Hincar las tablaestacas.

    Paso 3.-Rellenar hasta el nivel de anclamiento y colocar el sistema de

    anclamiento.

    Paso 4.- Rellenar hasta el nivel de la tablaestaca.

    Fig. 3.4 Secuencia de construccin de una estructura rellenadaPara una tablaestaca en voladizo solo los pasos 1,2 y 4 son aplicables.

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 57 -

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    CAPITULO IIIMEDIOS AUXILIARES PARA EXCAVACIN A CIELO ABIERTO

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    La secuencia de construccin de una estructura drenada es: (figura 3.5)

    Paso 1.- Hincar las tablaestacas.

    Paso 2.- Rellenar hasta el nivel de anclamiento y colocar el sistema de

    anclamiento.Paso 3.- Rellenar hasta el nivel de la tablaestaca.

    Paso 4.- Drenar el lado frontal del muro.

    Fig.3.5 Secuencia de construccin de una estructura drenadaPara tablaestacas en voladizo el paso 2 no es necesario.

    3.3 TABLAESTACAS EN VOLADIZO.-

    Estas son generalmente recomendadas para muros de altura moderada

    alrededor de 20 ft (aprox. 6 mts) o menores, medidas de la lnea de drenado.

    En estos muros, actan como una viga ancha en voladizo sobre la lnea de

    drenado.

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 58 -

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    CAPITULO IIIMEDIOS AUXILIARES PARA EXCAVACIN A CIELO ABIERTO

    _____________________________________________________________________________________

    Fig.3.6 Tablaestaca en voladizo hincada en arena

    3.4. TABLAESTACAS EN VOLADIZO EN SUELOS ARENOSOS.-

    Para desarrollar las relaciones para la apropiada profundidad de hundimiento

    de las tablaestacas hincadas en suelos granulares, nos referiremos a la

    figura 3.7a. El suelo retenido por la tabla estaca sobre la lnea de drenado es

    tambin arena.

    El nivel del agua esta a una profundidad de L1debajo del muro.

    Deje que el ngulo de friccin de la arena sea . la intensidad de la presin

    activa a la profundidad de z=L1es:

    aKLp 11 = Ec. 3.1

    donde coeficiente de presin activa de Rankine=a

    k )2

    45(2

    =tan

    = peso unitario del suelo sobre el nivel fretico.Similarmente la presin activa a la profundidad 21 LLz += (pe. al nivel de la

    lnea de drenaje) es: ( ) aKLp 212 L' += Ec. 3.2

    donde wsatsuelodelefectivounitariopeso' ==

    _____________________________________________________________________________________

    FUNDACIONES II - 59 -

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    Note que, al nivel de la lnea de drenaje la presin hidrosttica de ambos

    lados del muro es de la misma magnitud y se cancela la una con la otra.

    Fig.3.7 Tablaestaca en voladizo hincada en arena:

    a) Diagrama de presiones; b) diagrama de momentos

    La presin activa a la profundidad z es:

    ( )( ) aa KLLzLLp 2121 '' ++= Ec. 3.3

    y la presin pasiva a la misma profundidad es:

    ( ) pp KLLzp 21' = Ec. 3.4

    donde: coeficiente de presin de tierra pasivo=pK ( )2/452 +=tan

    ahora, combinando estas ecuaciones producimos la presin lateral neta:( ) ( )

    ( )( )apapapa

    KKLzpp

    KKLLzKLLppp

    =

    +==

    '

    ''

    2

    2121

    Ec. 3.5

    donde: 21 LLL +=

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    La presin neta, p, es igual a cero a la profundidad L3 debajo la lnea de

    drenaje, as de Ec. 3.5

    ( )

    ( )( )

    ap

    ap

    KK

    pLLz

    KKLzp

    ==

    =

    '

    0'

    23

    2

    Ec. 3.6

    Esta ecuacin nos indica que el talud de la lnea de distribucin de presiones

    DEF es 1 vertical a (Kp Ka)horizontal. As en el diagrama de presiones.

    '43 ap KKLpHB == Ec. 3.7

    En la base de la tabla estaca, la presin pasiva pp, acta desde la derecha

    hacia la izquierda y la presin activa de manera contraria. As a laprofundidad z = L + D

    ( pp KDLLp '' 21 ) ++= Ec. 3.8

    y a la misma profundidad

    aa DKp '= Ec. 3.9

    Ahora, la presin lateral en la base de la tablaestaca es:

    ( )

    ( ) ( ) (( )ap

    apapp

    appap

    KKLpp

    KKLKKLKLLp

    KKDKLLppp

    +=+++= )

    ++==

    454

    43214

    214

    ''''

    ''

    Ec. 3.10

    donde:( )

    43

    3215 ''

    LLD

    KKLKLLp app

    +=

    ++= Ec. 3.11 y Ec. 3.12

    Para la estabilidad del muro, los principios de la esttica ahora pueden ser

    aplicados:

    Suma de fuerzas horizontales por unidad de longitud del muro igual a

    cero.

    Suma de momentos por unidad de longitud del muro igual a cero.

    Para la suma de fuerzas horizontales,

    rea del diagrama de presin ACDE rea de EFHB + rea de FHBG =0

    ( ) 02

    1

    2

    143543 =++ ppLLpP Ec. 3.13

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    donde: P = rea del diagrama de presin ACDE

    Sumando de todas las fuerzas alrededor del punto B se produce

    ( ) ( ) 0321

    32

    1 5435

    4344 =

    ++

    +

    L

    ppL

    L

    pLzLP Ec. 3.14

    tenamos que:43

    435

    2

    pp

    PLpL

    +

    = Ec. 3.15

    combinando estas ecuaciones y simplificndolas, se obtiene la ecuacin de

    cuarto grado en trminos de L4:

    04432

    423

    414

    4 =+ ALALALAL Ec. 3.16donde:

    ( )

    ( )( )( )( )

    ( )

    ( )225

    4

    22

    53

    2

    5

    1

    '

    46

    '

    '26

    '

    8

    '

    ap

    ap

    ap

    ap

    ap

    KK

    PpzPA

    KK

    pKKzPA

    KK

    PA

    KK

    p

    A

    +=

    +=

    =

    =

    3.4.1 PROCEDIMIENTO PASO A PASO PARA OBTENER EL DIAGRAMADE PRESIN

    basados en la teora precedente, el procedimiento es el siguiente:

    1.- Calcular pa KK y

    2.- Calcular datossonyquenoten,y 2121 LLpp

    3.- Calcular 3L

    4.- Calcular P 5.- Calcular z (que es el centro de presiones del rea ACDE) tomando

    momentos alrededor de E.

    6.- Calcular 5p

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    7.- Calcular 4321 y,, AAAA

    8.- Resolver la ecuacin de 4 grado por ensayo y error para determinar 4L

    9.- Calcular 4p

    10.- Calcular 3p

    11.- Calcular 5L

    12.- Dibujar el diagrama de presiones como el mostrado en la figura.

    13.- Obtener la profundidad terica de penetracin como . La actual

    profundidad de penetracin se incrementa en un 20 a 30 %.

    43 LL +

    Nota: Algunos diseadores prefieren usar un factor de seguridad en el

    coeficiente de presin de tierra pasivo en un comienzo. En tal caso en el

    paso 1:

    ( )FS

    KK

    p

    diseop =

    donde: FS es el factor de seguridad (generalmente de 1.5 a 2.0)

    Para este tipo de anlisis, seguir los pasos del 1 al 12 con el valor de

    = 245

    2 tanKa

    y (en lugar de K(diseopK )

    p.) La penetracin puede ahora

    ser determinada aadiendo L3, obtenida del paso 3 y L4 obtenida del paso 8.

    3.4.2 CLCULO DEL MXIMO MOMENTO DE FLEXIN

    Para obtener el mximo momento por unidad de longitud de muro se requiere

    determinar el punto de corte nulo. Para un nuevo eje z' (con origen en el

    punto E) para corte nulo.

    ( )( )

    ( ) '2

    '

    '21 2

    ap

    ap

    KK

    Pz

    KKzP

    =

    =

    Ec. 3.21

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    La magnitud del momento mximo puede obtenerse como:

    ( ) ( ) '3

    1''

    2