Pavimentos

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MUROS DE CONTENCION

Por : Dr. Alberto Ordoñez C.

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Como lo indica el nombre, los muros de contención son elementos estructurales diseñados para contener algo; ese algo es un material que, sin la existencia del muro, tomaría un a forma diferente a la fijada por el contorno del muro para encontrar su equilibrio estable. Tal es el caso de la arena que se amontona libremente, la cual formaun ángulo determinado con la horizontal (o la vertical, según la definición) al quedar en equilibrio, ese ángulo se denomina generalmente “ángulo de reposo” o “talud natural” (∅) o, por extensión, “ángulo de fricción interna”; estando todo el montón de esa arena en equilibrio, cualquier grano en la sección -mn- también lo estará por recibir igual presión de ambos lados; pero si quitamos la partede la izquierda, la arena tenderá a adquirir su ángulo de reposo y por lo tanto la parte de la derecha ejercerá una presión sobre la sección mn, presión que deberá ser resistida por el muro de contención.

*

Ex - Docente del Departamento Académico de Recursos de Agua y Tierra, Programa Académico de Ingeniería Agrícola de la Universidad Nacional Agraria - La Molina. Apartado 456 Lima, Perú.1

m

Fig. 1

P

P

Q n

Algunos casos prácticos en que se necesitan muros de contención son los siguientes:
Carretera en media ladera

Corte relleno

Edificio con sótano

Fig. 2 Fig. 5

Estribo de puente

Fig. 3

Tanques para agua

Arena, carbón, gravilla, etc.

2

Son muchos los factores que intervienen en el diseño de un muro de contención, pero el principal esel empuje del relleno. Para determinar el valor de este empuje existen varias teorías más o menos aceptadas hoy en día, con las cuales el estudiante debe familiarizarse para comprender hasta donde se puede ir en las aproximaciones. La literatura existente es muy amplia e incluye todos los textos de mecánica de suelos por su aplicación directa a los problemas estructurales recomendamosespecialmente las obras de “Foundation Engineering” de Peck Hanson y Thormburn y “Earth Pressures and Retaining Walls” de W.C. Huntington. Las teorías más comúnmente usadas son las C.A. Coulomb (Francia 1776), y W.J.M. Rankine (Inglaterra 1857), las cuales pueden sintetizarse diciendo que el empuje activo de tierra es una fricción del empuje hidrostático debido a la misma altura de agua, la cuantía de lafricción depende del ángulo formado por la tierra del relleno con el horizontal trazada en el extremo superior del muro (δ) y del ángulo de fricción interna (∅) del mismo material de relleno, (el empuje de tierra actúa paralelo al relleno, o sea formando el mismo ángulo δ con la horizontal ); para una altura h de agua, el empuje hidrostático vale: P´h = γ h
δ

Empuje hidrostático h Empuje detierras Fig. 7 Ph

P´h

El empuje activo debido a una altura igual de tierra vale: Ph = Ka γh

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siendo γ, el peso unitario del relleno y ka un factor menor que la unidad cuya expresión varía según la teoría que se esté aplicando; para materiales granulares puros, es decir, sin ninguna cohesión, las teorías de Coulomb y Rankine coinciden y la expresión de ka según Rankine es: Ka = cos(δ )cos(δ ) − cos 2 (δ ) − cos 2 (φ ) cos(δ ) + cos 2 (δ ) − cos 2 (φ )

En la Tabla siguiente se dan los valores de Ka para los casos que más se presentan en la práctica de los ángulos δ y φ:
Talud δ Valores de Ka 1:02 1:2'/2 0 0 26 34' 21 49' 0.118 0.161 0.215 0.285 0.382 0.535 0.111 0.150 0.198 0.258 0.334 0.436 0.597

φ
55 50 45 40 35 30 25 20

1:1 0 45 0.186 0.292 0.707

1:1'/2 0 26 34'0.133 0.185 0.257 0.365 0.584

1:3 0 18 26 0.107 0.145 0.180 0.232 0.312 0.399 0.516 0.720

1:04 0 14 02' 0.104 0.139 0.182 0.223 0.293 0.367 0.460 0.584

Horiz. 0.100 0.133 0.172 0.217 0.271 0.333 0.406 0.490

Los ángulos de fricción interna de los materiales generalmente usados como relleno dependen especialmente de su grado de compactación y de su contenido de humedad; así por ejemplo,...
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