Muros de Contencion en Cantilever

 

Muros en Cantilever

Los muros Cantiléver (de Hormigón Armado), constan de un cuerpo vertical o alzado que contienen tierra y se mantienen en posición gracias a la zapata o losa base, en este caso el peso del material del relleno sobre el talón, además del peso del muro, contribuyen a la estabilidad de la estructura.

El refuerzo se coloca verticalmente en los núcleos de las unidades de mampostería para resistir los esfuerzos de tracción desarrollados por el empuje lateral del terreno.

Se utilizan para alturas de hasta 8 metros.

Su estabilidad se logra no solo con el peso de la estructura sino principalmente con el peso del relleno, y es aquí donde juega un papel importante el calculo los empujes de tierras que van a lograr una mejor estructura de contención.

 

Cargas que actuan sobre los Muros de Contencion en Cantilever

Están sometidos a: empuje activo; empuje pasivo del suelo; a su peso propio y del relleno; a la reacción vertical del terreno; a la fricción en la base y eventualmente a sobrecarga en el relleno y subpresión.

Existen 3 fuerzas que deben ponerse en equilibrio:

1. Las cargas de gravedad del concreto y del suelo encima de la zapata.
2. La presión lateral del suelo.
3. La Capacidad de soporte del suelo.

–La pantalla de concreto en estos muros son por lo general relativamente delgadas, su espesor oscila alrededor de (1/10) de la altura del muro, y depende de las fuerzas cortante y momentos flectores originados por el empuje de tierra.

–El muro en forma de “L” se da de dos formas, con el pie en la parte del nivel más alto o en el nivel más bajo, esto se da dependiendo de el lote en el cual se construye, con la pata en el nivel más alto, el propio peso en la pata, va a ofrecer un momento negativo en contra de la resistencia.

-En el caso del muro con la “L” para el nivel más bajo, se necesita un pie más largo para que la poca cantidad de tierra soporte los esfuerzos de la resistencia en el momento aplicado en el punto de apoyo.

-La excavación del muro con el pie en el nivel más alto se necesita encofrar de los dos lados, y excavar hasta el final del pie.

-Por otro lado, en el segundo caso, se necesita excavar hasta el muro y dejarlo en 90 grados para hacer un encofrado con la tierra.

-En este caso el peso del material del relleno sobre el talón, además del peso del muro, contribuye a la estabilidad de la estructura.

-Como el brazo representa un voladizo vertical, su espesor requerido se incrementa rápidamente con la altura, incrementando así sus costos de construcción.

-Por lo cual, el factor económico marca un rango en el cual es factible la utilización de este tipo de muros, para alturas mayores a 3.00 m y menores a 6.00 m.

–Estos muros se diseñan para soportar la presión de tierra, el agua debe eliminarse con diversos sistemas de drenaje que pueden ser barbacanas colocadas atravesando la pantalla vertical, o sub-drenajes colocados detrás de la pantalla cerca de la parte inferior del muro. Si el terreno no esta drenado adecuadamente, se puede presentar presiones hidrostáticas no deseables.

Calculo y diseño de Muros de Contencion en Cantilever

El uso de mampostería de hormigón en muros de contención Cantilever, estribos y otros componentes estructurales diseñados principalmente para resistir la presión lateral permite al diseñador y al constructor aprovechar la combinación única de características estructurales y estéticas de la mampostería: excelente resistencia a la compresión; durabilidad probada; y una amplia selección de colores, texturas y patrones. La adición de refuerzo a la mampostería de hormigón aumenta en gran medida la resistencia a la tracción y la ductilidad de una pared, proporcionando una mayor resistencia a la carga

Los muros de contención deben diseñarse para resistir de manera segura el vuelco y el deslizamiento debido a las fuerzas impuestas por el relleno retenido. Los factores de seguridad contra vuelcos y deslizamientos no deben ser inferiores a 1,5 Además, la presión de apoyo debajo de la base o el fondo del muro de contención no debe exceder la presión de apoyo del suelo permitida.

Los diseños de vástago recomendados para muros de contencion Cantilever reforzados sin sobrecarga se encuentran en las Tablas 1 y 2 para el diseño de tensión permisible y diseño de resistencia, respectivamente. Estos métodos de diseño se discuten en detalle en Diseño de esfuerzo permisible de mampostería de concreto, TEK 14-7A, y Diseño de resistencia de muros de concreto, TEK 14-4A.

El siguiente ejemplo de diseño ilustra brevemente algunos de los pasos básicos utilizados en el diseño de tensión permisible de un muro de contención en voladizo de mampostería de hormigón armado.

Ejemplo: Diseño el muro de contención Cantilever de mampostería de concreto reforzado que se muestra en la Figura 2. Suponga un relleno nivelado, sin sobrecarga o carga sísmica, presión de tierra activa y mampostería colocada en unión móvil. El coeficiente de fricción entre la zapata y el suelo de cimentación, k1, es de 0,25 y la presión de apoyo del suelo permitida es de 2.000 psf (95,8 kPa)

 Criterio de diseño:

Espesor de la pared = 12 pulg. (305 mm)

f’m = 1500 psi (10,3 MPa)

Pesos asumidos:

Mampostería reforzada: 130 pcf (2.082 kg / m³) (lechada sólida para aumentar la resistencia al vuelco y al deslizamiento)

Hormigón armado: 150 pcf (2.402 kg / m³)

Factores de seguridad requeridos (ref.7)

F.S. (vuelco) = 1,5

F.S. (deslizamiento) = 1,5

El diseño de muros de contencion puede resultar engorroso y lento, ya que implica un proceso iterativo para calcular las relaciones de estabilidad y la aplicación de las disposiciones del Código para diseñar el refuerzo, a continuación presentamos la descripción general paso a paso de un ejemplo del diseño de un muro de contención en Cantilever de hormigón.

Existen software de ingeniería estructural para el diseño y calculo de muros de contencion. El diseño de muros de contención en Cantilever de hormigón esta basado ​​en las últimas  disposiciones de procedimientos de construccion y existen softwares de ultima generación que nos permiten realizar calculo de muros de contencion en cantilever.

1. El primer paso para el diseño de los muros de contencion en Cantilever es ingresar la altura requerida del vástago. A partir de la información proporcionada, la altura total de la pared es de 18′-0″, por lo que es necesario asumir un grosor de la base. La longitud de la puntera y el talón dependerá de los resultados de estabilidad y fuerza, por lo que este es un proceso iterativo.
   
2. Introducir las cargas en el muro como se definió anteriormente. En este ejemplo, la pared tiene un relleno de altura completa y un recargo uniforme en la parte superior.
   
3. Ingresar las propiedades del material como se definió anteriormente. En este ejemplo, la resistencia del hormigón es de 3000 psi. Esto afectará la resistencia al corte y controlará el grosor del vástago y la zapata.
4. El siguiente paso es especificar las armaduras para el muro. Contamos con múltiples opciones para personalizar el refuerzo. Nuestros softwares muestran una vista de construcción del ejemplo de diseño y calculo de muros de contencion en cantilever, tamaños y espaciado de armaduras.

 

 

Preguntas Frecuentes:

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Fuentes:

• BRAJA M. DAS. 2001. Fundamentos de Ingeniería Geotécnica.California.Thomson – Learning.

• LAMBE W.; WHITMAN R..1976. Mecánica de suelos. 1976. ed Limusa. 2º edición.

• MINISTERIO DE OBRAS PUBLICAS. 1974. Manual de carreteras. Chile. Vol 3; vol 4 ;vol 5.