Calculo y diseño de muros de contencion

MUROS DE CONTENCIÓN

1. INTRODUCCIÓN

Se denomina muro de contención a un tipo estructura de contención rígida, destinada a contener algún material, generalmente tierras.
Los muros de contención se utilizan para detener masas de tierra u otros materiales sueltos cuando las condiciones no permiten que estas masas asuman sus pendientes naturales. Estas condiciones se presentan cuando elancho de una excavación, corte o terraplén está restringido por condiciones de propiedad, utilización de la estructura o economía.
Por ejemplo, en la construcción de vías férreas o de carreteras, el ancho de servidumbre de la vía es fijo y el corte o terraplén debe estar contenido dentro de este ancho. De manera similar, los muros de los sótanos de edificios deben ubicarse dentro de los límites dela propiedad y contener el suelo alrededor del sótano.
El muro de contención tiene por función contener un relleno, el mismo que produce fuerzas horizontales sobre este elemento, las fuerzas horizontales (Ph.) están en función de la altura y del tipo de suelo.
Las fuerzas horizontales se calculan con la expresión , donde:
* Empuje horizontal del suelo sobre el muro
* Coeficiente activodel suelo
* Densidad del suelo
* Altura total del suelo a contener

Los valores de densidad y coeficiente activo del suelo se obtienen del estudio de mecánica de suelos, sin embargo es posible determinarlos en función del tipo de suelo, pudiendo este ser analizado visualmente con respecto a su tamaño de grano y composición.
A continuación se tiene un cuadro resumen con distintos tiposde suelos y sus respectivas densidades y otro con sus correspondientes coeficientes activos, todos en función de su descripción considerando tamaño de grano y composición:

Tabla Nº1 Características de Tipos de Suelos
Tipo Suelo | Densidad | Descripción |
1 | 1,73 Ton/m3 | Grava lavada o arena lavada. Agregado grueso sin mezcla de partículas de suelo fino. |
2 | 1,77 Ton/m3 | Suelo deagregado grueso de baja permeabilidad, debido a la mezcla de partículas de tamaño del limo. |
3 | 1,77 Ton/m3 | Suelos residuales con piedras, arenas finas limosas y materiales granulares con contenido manifiesto de arcilla. |
4 | 1,70 Ton/m3 | Arcilla suave, limo orgánico o arcillas limosas. |
5 | 1,70 Ton/m3 | Arcillas medianas o duras, depositadas en trozos gruesos y protegida en forma tal,que solo cantidades pequeñas de agua entran entre los espacios libres, durante inundaciones o lluvias fuertes. Si no cumple esta condición, la arcilla no debe utilizarse como material de relleno. |

Tabla Nº2 Coeficientes Activos Ka
Tipo Suelo | Angulo  |
| 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
1 | 0,27 | 0,27 | 0,27 | 0,28 | 0,30 | 0,38 | 0,41 |
2 | 0,33 | 0,33 | 0,34 | 0,35 | 0,36 | 0,40| 0,47 |
3 | 0,42 | 0,42 | 0,43 | 0,44 | 0,46 | 0,50 | 0,63 |
4 | 0,95 | 0,96 | 0,97 | 1,00 | - | - | - |
5 | 1,14 | 1,17 | 1,21 | 1,23 | 1,28 | 1,41 | - |

Verificaciones típicas en el cálculo:
Para el cálculo de un muro de contención de tierras es necesario tener en cuenta las fuerzas que actúan sobre él como son la presión lateral del suelo o la supresión y aquéllas que provienen deéste como son el peso propio. Con estos datos podemos verificar los siguientes parámetros:

Fig. Fuerzas que actúan sobre un muro de contención.

* Verificación de deslizamiento: Se verifica que la componente horizontal del empuje de la tierra (Fh) no supere la fuerza de retención (Fr) debida a la fricción entre la cimentación y el suelo, proporcional al peso del muro. En algunos casos, puedeincrementarse (Fr) con el empuje pasivo del suelo en la parte baja del muro. Normalmente se acepta como seguro un muro si se da la relación: Fr/Fh > 1.3 (esta relación se puede llamar también coeficiente de seguridad al deslizamiento).
* Verificación de volteo o vuelco: Se verifica que el momento de las fuerzas (Mv) que tienden a voltear el muro sea menor al momento que tienden a...