Muros de contencion

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Cálculo de empuje del terreno

Se han desarrollado diversas teorías que establecen el valor del empuje E que actúa por efecto del terreno sobre un muro de contención. De las diversas teorías, las más conocidas son las de Coulomb, Rankine y Terzaghi. Las NTC recomiendan el empleo del método semi-empírico de Terzaghi para el caso de muros con una altura menor de 6 m, siempre que se satisfagan losrequisitos de drenaje, para cuyo caso se emplean unos filtros atrás del muro y lloraderos y/o tubos perforados. A continuación se expone la teoría de Coulomb aplicable al caso de terreno con superficie horizontal y se plantean las expresiones del método semi-empírico de Terzaghi.

Teoría de Coulomb

Para la revisión de muros de contención ante las diversas solicitaciones se debe tomar encuenta el empuje horizontal del terreno que sufre el muro; para el cálculo de este empuje se aplican diversas teorías, como la de Coulomb, la cual se aplica a continuación.

Cuando en forma libre se aglomeran materiales de cualquier tipo, tales como arena, grava, arcilla, etc., y si no existe ningún impedimento al desplazamiento horizontal, el material en cuestión rebajará su inclinación inicialhasta alcanzar un estado de equilibrio.

Tal estado de equilibrio se logrará una vez que el material haya alcanzado una inclinación que dependerá de la naturaleza física de éste. A dicha inclinación se le denomina talud natural y al ángulo ϕ que toma el talud se le llama ángulo de talud natural.

Ahora suponga que en el extremo del material apilado se coloca un muro con el cual se trata deimpedir el escurrimiento del material que se colocara entre el muro y el relleno.

Se sabe que:

Área ABC = ABE
AE=AC=h

Ahora bien ϕ es el ángulo igual a la mitad del ángulo que forma el triángulo CAE, lo cual quiere decir que el plano de fractura hará las veces de bisectriz del ángulo ya citado, por lo tanto:

Ψ= ½ 90° - ϕ = 45° -ϕ/2

Ahora bien, el área del triángulo BEF multiplicado porel peso volumétrico del relleno dará el empuje sobre el muro, quedando entonces:

E=γ (área BEF) por lo que:

(Fuerza que actúa a un tercio de la altura con respecto a la base del muro)

Método semi-empírico de Terzaghi

Para la aplicación de este método se considera la siguiente clasificación de suelos de relleno:

1.- Suelo granular grueso sin finos.
2.- Suelo granular grueso confinos limosos.
3.- Suelo residual con cantos, bloques de piedra, gravas, arenas finas y finos arcillosos en cantidad apreciable.
4.- Arcillas plásticas blandas, limos orgánicos o arcillas limosas.
5.- Fragmentos de arcilla dura o medianamente dura, protegidos de modo que el agua proveniente de cualquier fuente no penetrable entre los fragmentos.

La aplicación del método semi-empírico de Terzaghien la correspondiente a un relleno con superficie plana, inclinada o no, y sin sobrecarga alguna sobre el terreno.

El problema puede resolverse aplicando la siguiente fórmula, que proporciona el valor del empuje por metro lineal de muro:

EH=1/2 KHh2

(Aplicada a 1/3 de la altura a partir de la base)

En la siguiente imagen se muestra una gráfica para la obtención del coeficiente KH enfunción de la inclinación β de la superficie del terreno y del tipo de material, de acuerdo a la clasificación anterior.

Solicitaciones en muros de contención.

Los muros de contención se deben verificar para que resistan las siguientes solicitaciones:

1.- Volteo
2.- Deslizamiento
3.- Hundimiento del terreno

| | |
Volteo | Deslizamiento | Hundimiento |

Acciones sobre muros decontención:

De acuerdo al criterio reglamentario, las acciones que se consideren en el cálculo de muros de contención serán tomadas con su valor más desfavorable para la resistencia o estabilidad de la estructura. Así, las cargas muertas se tomarán considerando un peso volumétrico máximo para la verificación de hundimientos en el terreno y de resistencia a la compresión y cortante de...
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