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CURSO: CONCRETO ARMADO II TEMA: NORMATIVA

DISEÑO DE MURO CON CONTRAFUERTE Y SU NORMATIVA

DOCENTE: ING. GUSTAVO HUAMAN CCENTE ESTUDIANTES:  Coaquira Flores Elvis  Alhuay Urquizo Maria Elizabeth

CICLO: IX FECHA: 23/10/2017

INTRODUCCION

Los muros de contención son estructuras que proporcionan estabilidad al terreno natural u otro material cuando se modifica su talud natural. Se utiliza como soporte de rellenos, productos mineros y agua. Los muros con contrafuertes constituyen una solución evolucionada para muros de altura considerable, en la que la que al crecer la altura y por tanto los espesores de hormigón, compensa al aligerar las piezas. Esto conduce a armadura y encofrados más complicados y a un hormigonado más difícil y por lo tanto más costoso, al manejarse espesores más reducidos.

MARCO TEORICO PRE DIMENSIONADO.Para el pre-diseño de un muro de contención con contrafuertes, se recomienda mantener las dimensiones en las siguientes relaciones:

La separación (S) entre contrafuertes será cualquiera de los valores obtenidos con las relaciones especificadas; dado que en la práctica estos valores rara vez coincidirán, se aconseja tomar un valor promedio entre los obtenidos. El espesor (ec) de los contrafuertes, se tomará en relación a la altura de la pantalla, es decir, ya que los muros con contrafuertes se emplean para alturas mayores a los 8 metros, mientras la altura sea más cercana a los 8m., menor será el espesor del contrafuerte y viceversa. Criterios de dimensionamiento

En la Tabla. Se resumen las expresiones a emplear para el diseño de estructuras de muro con contrafuerte frente a diversos tipos de solicitaciones. Las expresiones presentadas corresponden a las. Ecuaciones del código del ACI.

SOLICITACION

FORMULA

AUTOR

Empuje Activo

Empuje Pasivo

Dimensión de la base

Fuerzas (kg) FSD FSV

W= ŸxV

T.Harmsen

R. Morales Excentricidad R. Morales Momentos

Magnitud max y min

T.Harmsen

R. Morales Momentos

Acero

T.Harmsen Norma (ACI 9.2.4)

Momento Ultimo

R. Morales

Fuerza cortante

R. Morales

Refuerzo vertical – zapata

R. Morales

T. Harmsen Norma (ACI9.2.3) Diseño de contrafuerte

Diseño de contrafuerte

T. Harmsen Norma (ACI9.2.4)

Ejemplo Diseñar el muro con contrafuertes mostrado en la figura 13.25. Utilizar f'c=210 kg/cm2 y Fy=4200 kg/cm2. El coeficiente de fricción concreto-terreno es 0.52 y el correspondiente a terreno-terreno es 0.78. Considerar que el peso específico del relleno es 1900 kg/m3. Redimensionamiento del muro: El coeficiente de empuje activo del suelo es: Ca=(l -sen38")/(1 +sen38")=0.24 Caw=0.24x1900=456 kg/m3. Haciendo uso de la Tabla 13.2: El parámetro hs es nulo pues no existe sobrecarga. H=8.00 m.

B=0.47x8.0=3.76 m = 3.75 m.

El peralte de la zapata se estima en 50 cm. pues se asume que la pantalla vertical y el contrafuerte estarán provistos de varillas #8. La longitud de anclaje del gancho estándar es: Idh=55x0.7=39 cm. El factor de corrección 0.7 es el correspondiente a recubrimiento de concreto. Se colocarán, en principio, contrafuertes de 0.20 m. de espesor cuya distancia a ejes es 3.0 m. Las dimensiones estimadas del muro se muestran en la figura 13.26. Verificación de la estabilidad del muro: Los cálculos efectuados se muestran tabulados en las Siguientes tablas. En la figura 13.26 se muestra la identificación de los diferentes elementos.

Al igual que en el ejemplo anterior, se asume que la verificación de la falla por deslizamiento del terreno en conjunto con el muro se ha efectuado y los factores de seguridad calculados son adecuados. Diseño de la armadura de la pantalla vertical: El refuerzo principal de la pantalla vertical es horizontal. La luz libre entre contrafuertes es 2.8 m. El procedimiento correcto para la determinación de los momentos en la pantalla vertical es calcular el momento en el eje del contrafuerte y luego determinar su valor a la cara de éste. Sin embargo, por simplicidad, los momentos se calcularán considerando la luz libre de la pantalla. De este modo los momentos positivos y negativos sobre la pantalla serán:

La distribución del empuje del terreno sobre la pantalla es similar al mostrado en la figura 13.16. Se considerarán 2 tramos para el diseño.

ler tramo: Desde el borde superior hasta una altura igual 2.5 m. medida desde el borde. En este tramo, el empuje del suelo es:

Los cálculos efectuados para determinar los momentos y el refuerzo requerido se presentan en la siguiente tabla:

2d0 tramo: El resto de la altura. En este tramo, el empuje del suelo es:

Los cálculos efectuados para determinar los momentos y el refuerzo requerido se presentan en la siguiente tabla:

Para uniformizar el refuerzo horizontal en la pantalla, dado que la diferencia entre el refuerzo en el primer y segundo tramo es mínima, se colocarán varillas #5 @ 0.25 m. en todo lo alto de la pantalla vertical. La fuerza cortante por metro de alto de pantalla, en la cara de los contrafuertes es:

El refuerzo vertical de la pantalla se determina con el diagrama de momentos mostrado en la figura 13.16:

Diseño de la armadura del talón posterior: El talón posterior se diseña de modo similar a la pantalla vertical, es decir, con el refuerzo principal perpendicular a los contrafuertes. La carga proveniente del peso propio y del terreno es:

La reacción amplificada del terreno en el borde del talón es 1.6*3400=5440k g/m2y en la cara del apoyo, 1.6*13180=21088k g/m2. La distribución de fuerzas externas sobre el talón es la mostrada en la figura 13.27. Casi la totalidad del talón está sometido a cargas dirigidas hacia abajo. Por ello, sólo se calculará el refuerzo para esta carga y en una franja de 1 m. medida a partir de la cara del apoyo, el acero calculado será provisto en la cara superior e inferior del talón. La carga a que está sometido el talón es:

Diseño del contrafuerte: El refuerzo requerido por el contrafuerte ha sido calculado en varias secciones: en la base, a un tercio de la altura y en el centro del elemento. Los resultados se resumen en la siguiente tabla.

La cantidad de refuerzo requerido no puede ser distribuido en un contrafuerte de 20 cm. De espesor por lo que éste será incrernentado a 35 cm. Los momentos en la pantalla y el talón posterior se reducirán lo cual no alterará el diseño ya que éstos cuentan con refuerzo mínimo. El refuerzo horizontal del contrafuerte se calcula de acuerdo a las reacciones que éste ejerce sobre la pantalla vertical. La tensión será:

Por lo tanto, el refuerzo horizontal estará provisto por varillas #4 @ 0.18 m. El refuerzo vertical se determina de modo similar pero considerando el efecto del talón posterior del muro. La tensión es:

El refuerzo vertical estará constituido por varillas #4 @ 0.20 m. Adicionalmente, el contrafuerte se debe verificar por fuerza cortante. Por sus características geométricas se considera como una viga peraltada sometida a carga uniformemente repartida y por lo tanto, la sección crítica se ubica a 0.151n=O.l5x7.5=l.l25m. de la base. La resistencia a la fuerza cortante en esta sección es:

Y la fuerza cortante última en la misma es:

En la figura 13.28 se muestra el detallado final del refuerzo de la estructura.

  

CONCLUSIONES De todo lo desarrollado podemos ver de que los muros contrafuertes trabajan de una mejor manera, mientras que el muro pantalla tenga mayor altura de 8 metros. Estos contrafuertes serán los que soportan las cargas de empujes que chocan con el muro pantalla. La normativa que se usa para el cálculo y diseño de estos muros con contrafuerte será el ACI-2014, ya que no se nombra los contrafuertes en reglamento nacional de edificaciones E-060. Se consultaron varias bibliografías tales como Teodoro Harmsen, Roberto Morales, Jorge E. Alva Hurtado, etc. los cuales trabajan para el cálculo de estos contrafuertes con reglamento ACI.