LODOCRETO1
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Diseo de Muros de Concreto y
Lodocreto
2015
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Sera bueno si la ingeniera fueron generalmente
menos considerada ... como el arte de la construccin .
En cierto sentido importante, es el arte de no construir...
de hacerlo tan bien con un dlar que ningn chapuceropuede hacerlo tan bien con dos dlares
Arthur M. Wellington (1887)
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Objetivos
Brindar conceptos fundamentales sobre estructuras deretencin y como son afectados por los empujes de tierra,
Brindar lineamientos para el diseo estructural de muros
de concreto y muros de material de baja resistenciacontrolada (lodocreto)
Comprender el comportamiento de los materiales con losque estn construidas las estructuras de retencin,
Generalidades de procesos constructivos de dichasestructuras.
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Contenido
Tipos de muros
Anlisis de empujes de tierra,
Anlisis de estabilidad de estructuras deretencin,
Diseo estructural de muros de concreto,
Diseo estructural de muros de lodocreto,
Materiales de construccin, Generalidades sobre construccin de muros.
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Desarrollo del curso
PARTE I (da 1 y 2) Tipos de muros
Anlisis de empujes de tierra,
Anlisis de estabilidad de estructuras de retencinPARTE II (da 3 y 4)
Diseo estructural de muros de concreto,
Diseo estructural de muros de lodocreto, Materiales de construccin,
Generalidades sobre construccin de muros.
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PARTE I
ASPECTOS GEOTCNICOS
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TIPOS DE MUROS
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Qu es un muro de retencin?
Estructuras de retencin que proporcionansoporte lateral permanente a las presiones del
suelo, principalmente a la componentehorizontal.
Estructuras verticales o casi verticales quemantienen la superficie del suelo en dos nivelesdiferentes.
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Qu es un muro de retencin?
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Estructuras de Retencinde Tierra
SistemasExternamenteEstabilizados
SistemasInternamenteEstabilizados
PantallasIn-situ
Pantallas porGravedad
SuelosReforzados
Reforzamientosin-situ
Sistemas Hbridos
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Estructuras deRetencin de Tierra
SistemasExternamente
Estabilizados
SistemasInternamente
Estabilizados
PantallasIn-situ
Pantallas porGravedad
SuelosReforzados
Reforzamientosin-situ
SistemasHbridos
PANTALLAS IN-SITU
Tablaestacas (Sheet Pile) Metlicas Concreto
Estacas militaresademados (Soldier pile)
Colados en sitio Concreto Secantes Tangentes
Suelo Cemento Voladizo Ademado Ancladas
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TABLESTACAS(METALIC SHEET PILES)
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SOLDIER PILETIPO ADEMADO
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Slurry Cast in-situ wall
a) Corteb) Refuerzoc) Colado
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Pantallas coladas in-situTangentes / secantes
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Estructuras deRetencin de Tierra
SistemasExternamente
Estabilizados
SistemasInternamente
Estabilizados
PantallasIn-situ
Pantallas porGravedad
SuelosReforzados
Reforzamientosin-situ
SistemasHbridos
MUROS POR GRAVEDAD
Masiva Piedra Mampostera sin refuerzo Concreto simple
Voladizo
Mampostera reforzada Concreto reforzado
Contrafuertes Gaviones Rejilla/canasta Cajn Celulares MUROS DE LODOCRETO
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MAMPOSTERA NOREFORZADA
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MAMPOSTERA REFORZADA
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CONCRETO REFORZADO
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Muros con contrafuertes
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Gabin
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Muros tipo rejilla ocanasta
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Muros tipo cajn
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Celular Cofferdam
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MUROS DE LODOCRETO
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Estructuras deRetencin de Tierra
SistemasExternamente
Estabilizados
SistemasInternamente
Estabilizados
PantallasIn-situ
Pantallas porGravedad
SuelosReforzados
Reforzamientosin-situ
SistemasHbridos
SUELOS REFORZADOS
Tierra Reforzada (armada) Geotextil
REFORZADOS IN-SITU
Soil Nailing. Micropilotes reticulares.
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TIERRA ARMADA GEOTEXTIL
SOILNAILING
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Estructuras deRetencin de Tierra
SistemasExternamente
Estabilizados
SistemasInternamente
Estabilizados
PantallasIn-situ
Pantallas porGravedad
SuelosReforzados
Reforzamientosin-situ
SistemasHbridos
SISTEMAS HBRIDOS
Gaviones Labrados Mampostera Labrada
.
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GAVIONES LABRADOS
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EMPUJES DE TIERRA
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Anlisis de empujes de tierra.
El primer paso antes de dimensionar cualquierestructura de retencin es la de comprender ydeterminar la magnitud y direccin de las
fuerzas que actuarn sobre la estructura deretencin.
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Anlisis de empujes de tierra.
La ms importante es calcular la presin entrela tierra retenida y la espalda de la estructurade retencin. A esta es a la que le llamamos
presin lateral de tierra, porque sucomponente principal es horizontal. Otrapresin lateral actuan entre el frente de la
fundacin y el suelo adjacente.
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Para cada problema complejo, hay una
solucin que es simple, ordenada y
equivocada.
H.L. Mencken
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Esfuerzos horizontales
La presin lateral de tierra es el resultadodirecto de los esfuerzos horizontales en elsuelo.
Definiremos el ndice entre el esfuerzohorizontal efectivo respecto al esfuerzovertical efectivo en cualquier punto como
Coeficientede presin lateral de tierra. K
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Esfuerzos horizontales
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Existen fundamentalmente tres estados deempujes o presiones actuando en unaestructura de retencin.
REPOSO
PASIVA
ACTIVA
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Condicin en Reposo
Se asume que la estructura es rgida y sinfluencia (movimiento), asumiendo que el
suelo no tendr deformaciones y que losesfuerzos laterales en el terreno son losmismos que los del estado natural no
perturbado.
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Condicin en Reposo
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Condicin en Reposo
Para muros de gravedad, con relleno de suelos arenosos, y que tienenfundaciones sobre roca, los coeficientes recomendados (Duncan et. Al) son:
K0=0.45 rellenos compactados K0=0.55 rellenos no compactados.
Si no est presente el nivel fretico, el empuje lateral en el muro es igual alesfuerzo horizontal en el suelo.
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Condicin en Reposo
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Condicin Activa
Al moverse el muro una pequea distancia, relevaparte de los esfuerzos horizontales, hasta que elsuelo alcanza la falla por cortante a lo largo de un
plano inclinado un ngulo de 45+/2, cuandoesto pasa se dice que est en la condicin activa,el valor de K en un suelo con cohesin cero (c=0)en la condicin activa es conocido como Ka,
Coeficiente de presin de tierra activo.
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Movimiento horizontal requerido
Tipo de suelo para alcanzar la condicin activa.
Arena densa 0.001HArena suelta 0.004H
Arcilla dura 0.010H
Arcilla suave 0.020H
H:Altura de Pantalla
ALCANZAR LA CONDICIN ACTIVA (Adapatado de CGS, 1992)
MOVIMIENTOS DE PANTALLA REQUERIDOS PARA
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Condicin Pasiva
El muro al empujar al suelo aumenta elesfuerzo por horizontal, hasta que alcanza la
falla por cortante a lo largo de un planoinclinado un ngulo de 45+/2 se dice queest en la condicin pasiva, el valor de K en unsuelo con cohesin cero (c=0) en la condicin
activa es conocido como Kp, Coeficiente depresin de tierra Pasivo.
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Condicin Pasiva
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Movimiento horizontal requerido
Tipo de suelo para alcanzar la condicin activa.
Arena densa 0.020H
Arena suelta 0.060H
Arcilla dura 0.020H
Arcilla suave 0.040H
H:Altura de Pantalla
MOVIMIENTOS DE PANTALLA REQUERIDOS PARA
ALCANZAR LA CONDICIN PASIVA(Adapatado de CGS, 1992)
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Cul es la pregunta?
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Cmo Calculo los empujes?
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Clculo de Empuje de tierra
Teora de Rankine (1857)
Teora de Coulomb (1773)
Caquot and Kerisel (1948)
Mtodo del fluido equivalente
Mtodo de Mononobe-Okabe (1926-1929)
Mtodo de Mylonakis (2007) Cartas de Terzaghi y Peck (1967)
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NTDCET
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NTDCET
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NTDCETEmpujes en una estructura
de retencin
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NTDCET Empuje Activo
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NTDCET Empuje Pasivo
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Ejercicio 1.
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Clculo de empujes de tierra.
Teora de Coulumb
Teora de Mononobe Okabe
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NTDCET Y el sismo?
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UN POCO DE HISTORIA
El mtodo de Mononobe Okabe resultadode las investigaciones de Mononobe y Matsuo(1929) luego del terremoto de Canto 1923.
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UN POCO DE HISTORIA
Desarrollan un experimento altamenteoriginal mediante una mesa vibratoria, 1929!!
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UN POCO DE HISTORIA
De los experimentos y de la investigacinanaltica de Okabe (1926) surge la metodologadenominada Monobe-Okabe (M-O). Que es unaextensin de la teora de deslizamiento descritapor Coulomb en 1773.
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UN POCO DE HISTORIA
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UN POCO DE HISTORIA
El mtodo de M-O, produce resultados segurospara diseo de muros de retencin (2013)
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NTDCET Empuje Activo con sismo
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NTDCET Empuje Pasivo con sismo
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Ejercicio 2.
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Punto de ubicacin de la Pae
=
H/3
0.6H
=
3 0.6
DIMENSIONAMIENTO BSICO DE
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DIMENSIONAMIENTO BSICO DEUN MURO
PANTALLA
PUNTA
TALN
DIENTE
CONTRAFUERTES
PANTALLA
PUNTA TALN
DIENTE
CONTRAFUERTE
DIMENSIONAMIENTO BSICO DE
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DIMENSIONAMIENTO BSICO DEUN MURO, PANTALLA
DEPENDE DEL TIPO DE MATERIAL CON QUE SECONSTRUIR
TIPO DE MURO ALTURA CORRESPONDE A LA RETENCIN
VISTA.
DIMENSIONAMIENTO BSICO DE
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DIMENSIONAMIENTO BSICO DEUN MURO, PANTALLA
PARA CONCRETO EL ESPESOR MNIMORECOMENDADO ES DE 20cm, SE PUEDENEVALUAR MENORES.
EL ESPESOR DE LA BASE DE LA PANTALLA
PUEDE ESTIMARSE COMO H/10-H/12
DIMENSIONAMIENTO BSICO DE
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DIMENSIONAMIENTO BSICO DEUN MURO, PANTALLA
PARA LODOCRETO ESPESOR MNIMO 1m
LA BASE TIENE ENTRE 0.4 Y 0.7 VECES LAALTURA.
DIMENSIONAMIENTO BSICO DE
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DIMENSIONAMIENTO BSICO DEUN MURO, PUNTA Y TALN
DEPENDERN DEL TIPO DE COLINDANCIA.
FUNCIONAN MEJOR EN CONJUNTO
COMO PRIMER ACERCAMIENTO, SI LA PUNTA ES1/3 DE LA BASE, LA BASE PUEDE ESTAR ENTRE
0.5H H.
COMO REGLA GENERAL 1/2H PARA INICIAR
DIMENSIONAMIENTO BSICO DE
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DIMENSIONAMIENTO BSICO DEUN MURO, PUNTA Y TALN
EL DEZPLANTE DE UN MURO, SEGNRECOMENDACIN DE LA AASHTO 2002, EL
NIVEL DE DEZPLANTE NO DEBE SER MENORDE 0.6m EN SUELO SLIDO Y 1.2m EN SUELOSINESTABLES Y PENDIENTES.
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Ejercicio 3.
M A ti M P i
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Muro Activo Muro Pasivo
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ESTABILIDAD DE ESTRUCTURAS DERETENCIN
MODOS DE FALLA
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MODOS DE FALLA
La determinacin de las fuerzas que actansobre el muro, como el empuje, peso propio,peso de la tierra de relleno, cargas y
sobrecargas, se hace con la finalidad de estudiarla ESTABILIDAD de la estructura.
Estabilidad Externa
Estabilidad Interna.
MODOS DE FALLA
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MODOS DE FALLA
a) Un muro que carece de suficiente estabilidad externa se mover
lejos de su ubicacin, b) un muro con inadecuada estabilidadinterna (Integridad Estructural) es incapaz de soportar los esfuerzosinternos y experimenta una falla estructural.
MODOS DE FALLA
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MODOS DE FALLA
La estabilidad externa puede tener los siguientesmodos de falla:
Deslizamiento Volteo
Excentricidad
Capacidad de carga
Falla por corte profundo
Asentamiento
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(a) deslizamiento, (b) volteo, (c) excentricidad excesiva, (d) Falla por capacidad decarga, (e) Falla por corte profundo, (f) asentamiento
E l i d l D li i t
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Evaluacin del Deslizamiento
Se evalan las fuerzas motrices versus lasfuerzas resistentes y se evala un factor deseguridad.
IBC establece
1.5 Suelos de arena, arena limosa , gravas y roca.
2.0 Suelos de arcilla y limo arcilloso.
Evaluacin del Desli amiento
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Evaluacin del Deslizamiento
La siguiente Ecuacin
=
=
Fuerzas resistentes:
Empujes pasivos
Fuerza de friccin
Fuerzas motrices:
Empujes activos
Presin hidrosttica Fuerzas ssmicas.
Estabilidad al deslizamiento
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Estabilidad al deslizamiento
= + +
Vfa Capacidad Admisible de la fundacin
P Fuerzas de compresin sobre la fundacinWf Peso de la fundacin Coeficiente de friccin = (0.7)Pp Presin pasivaPa Presin ActivaF Factor de seguridad (1.5 a 2.0)
Estabilidad al deslizamiento
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Estabilidad al deslizamiento
Extender el taln hacia dentro del relleno Colocar un diente.
Incrementar la densidad del relleno
Anclar la pantalla del muro.
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Evaluacin del Volteo
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Evaluacin del Volteo
La siguiente Ecuacin
=
=
Fuerzas resistentes:
Peso de la unidad muro-
suelo Sobrecargas actuando sobre
la unidad muro-suelo.
Fuerzas motrices:
Empuje de tierra
Empuje de sismo Fuerzas hidrostticas.
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Ubicacin de la fuerza normal a la
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base
Las fuerzas P y Wf deben estar localizadasdentro del tercio medio de la fundacin,garantizando esfuerzos de compresin en toda
la base, para muros apoyados en roca, laresultante podra ser localizada dentro de lamitad central de la fundacin.
Capacidad de Carga
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Capacidad de Carga
Calcular la excentricidad
Verificar que la excentricidad < ancho de zapata/6 Calcular las presiones mximas y mnimas.
Comparar con la capacidad de carga del suelo.
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Capacidad de Carga
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101/106
Capacidad de Carga
Calcular la excentricidad
=
+
M Momento aplicado por unidad de longitud
P Sobrecarga en Muro
Wf Peso unidad muro-suelo
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Falla por corte Profundo
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Falla por corte Profundo
Se debe revisar bajo ciertas condiciones, en las que ser necesarioun anlisis de estabilidad de talud:
Suelo blando o arcillas no drenadas, revisar si Hw/Su > 6, dondeHwes la altura vista del muro, su la resistencia cortante nodrenada del muro y es el peso unitario del suelo.
Presencia de vetas dbiles o planos de estratificacin orientadosadversamente.
Parte o todo el suelo est propenso a sufrir licuefaccin.
Que dice la Norma Tcnica de Diseo de
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Cimentaciones y Estabilidad de Taludes, NTDCET.
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Ejercicio 4.
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106/106
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIN.
Continua PARTE II