Aula muros estruturas

Vista previa del material en texto

1Muros de retención
Estructuras II
Muros de retención
2Muros de retención
Bibliografía
1. Fundamentos de Ingeniería Geotécnica. Braja Das. Cengage 2002.
2. Fundamentos de Ingeniería de Cimentaciones. Braja Das. Cengage 2012.
3. Ingeniería Geológica. Luis González de Vallejo. Pearson 2002.
3Muros de retención
TABLA DE CONTENIDOS
1. Tipos de muros.
2. Teorías de empuje de tierras.
3. Repaso de Geotecnia.
4Muros de retención
1. Tipos de Muros
• Soportan presión lateral de tierra
Tipos:
a) Muros de retención convencionales
b) Muros estabilizados mecánicamente
Fases de diseño:
I) Estabilidad
II) Resistencia
Braja Das. Cimentaciones
5Muros de retención
I) Estabilidad de muros convencionales
Partes de un muro
Braja Das. Cimentaciones
6Muros de retención
I) Estabilidad de muros convencionales
Mecanismos de falla - Deslizamiento
Braja Das. Cimentaciones
7Muros de retención
I) Estabilidad de muros convencionales
Mecanismos de falla - Vuelco
Braja Das. Cimentaciones
8Muros de retención
I) Estabilidad de muros convencionales
Mecanismos de falla - Hundimiento
Braja Das. Cimentaciones
9Muros de retención
I) Estabilidad de muros convencionales
Mecanismos de falla – Falla cortante por asentamiento profundo
Se comprueba estudiando la resistencia del suelo a 1.5 veces el ancho de la base del 
muro.
Se deben comprobar superficies de deslizamiento y encontrar la peor condición.
Braja Das. Cimentaciones
10Muros de retención
II) Empujes laterales de tierras
Factores
a) Resistencia cortante del suelo (Parámetros geotécnicos)
b) Peso específico del suelo
c) Condiciones de drenaje del suelo de relleno
d) Tipo de muro
Teorías
a) Presión de suelos de Rankine
b) Presión de suelos de Coulumb
Braja Das. Cimentaciones
11Muros de retención
III) Repaso de Geotecnia
Generalidades
• Todos los suelos tienen origen en el proceso de descomposición de las rocas, y sus 
propiedades dependen de los minerales que las componen.
• El agua es uno de los factores de mayor incidencia en el comportamiento 
geotécnico.
Condiciones geológicas/geotécnicas de un emplazamiento
Procesos geológicos activos
Capacidad portante del suelo
Resistencia y estabilidad de excavaciones
Disponibilidad de materiales
Estanqueidad de formaciones geológicas
12Muros de retención
III) Repaso de Geotecnia
Proceso de formación de suelos
• Ciclo de las rocas
• Meteorización o intemperismo (físico, químico, biológico)
• Suelos residuales vs. Suelos transportados
13Muros de retención
III) Repaso de Geotecnia
Proceso de formación de suelos
• Ciclo de las rocas
• Meteorización o intemperismo (físico, químico, biológico)
• Suelos residuales vs. Suelos transportados
14Muros de retención
III) Repaso de Geotecnia
Proceso de formación de suelos
Suelos: Agregados de minerales unidos por fuerzas débiles de contacto, separables por 
medios mecánicos de poca energía o por agitación en agua.
• Los suelos son sistemas trifásicos (sólido, líquido, gaseoso).
• Partículas pequeñas, indeformables.
• Los huecos en el suelo son del orden de magnitud de las partículas.
• Los huecos pueden estar llenos de agua (saturados) o de agua y aire 
(semisaturados). En condiciones normales el agua se considera incompresible.
15Muros de retención
III) Repaso de Geotecnia
Proceso de formación de suelos
Suelos: Agregados de minerales unidos por fuerzas débiles de contacto, separables por 
medios mecánicos de poca energía o por agitación en agua.
• Los suelos son sistemas trifásicos (sólido, líquido, gaseoso).
• Partículas pequeñas, indeformables.
• Los huecos en el suelo son del orden de magnitud de las partículas.
• Los huecos pueden estar llenos de agua (saturados) o de agua y aire 
(semisaturados). En condiciones normales el agua se considera incompresible.
16Muros de retención
III) Repaso de Geotecnia
Proceso de formación de suelos
• Las deformaciones del conjunto del suelo se producen por giros y 
deslizamientos de las partículas, y por el movimiento del agua. En pocas 
ocasiones se producen roturas de granos.
17Muros de retención
III) Repaso de Geotecnia
Proceso de formación de suelos
• Las deformaciones del conjunto del suelo se producen por giros y 
deslizamientos de las partículas, y por el movimiento del agua. En pocas 
ocasiones se producen roturas de granos.
18Muros de retención
III) Repaso de Geotecnia
Proceso de formación de suelos
Factores de deslizamientos y giros
• Proporción de materia sólida en un volumen unitario.
• Tamaño y distribución de las partículas.
• Volumen relativo de huecos.
• Tamaño medio de los huecos.
Fenómenos de interés geotécnico
Deformabilidad (resistencia)
Flujo de agua (consolidación)
19Muros de retención
III) Repaso de Geotecnia
Proceso de formación de suelos
Tipos de suelos
• Gravas. 2mm a 8-10 cm. Observables, no retienen agua.
• Arenas. 0.060mm a 2mm. Observables. El agua genera agregados no continuos.
• Limos. 0.002 (0.005mm) mm a 0.060 mm. Retienen el agua mejor que anteriores.
• Arcillas. Menores a 0.002mm. Tamaño gel. Necesitan de procesos fisicoquímicos 
para formarse. Gran capacidad de retención de agua.
20Muros de retención
III) Repaso de Geotecnia
Proceso de formación de suelos
Tipos de suelos
• Gravas. 2mm a 8-10 cm. Observables, no retienen agua.
• Arenas. 0.060mm a 2mm. Observables. El agua genera agregados no continuos.
• Limos. 0.002 (0.005mm) mm a 0.060 mm. Retienen el agua mejor que anteriores.
• Arcillas. Menores a 0.002mm. Tamaño gel. Necesitan de procesos fisicoquímicos 
para formarse. Gran capacidad de retención de agua.
21Muros de retención
III) Repaso de Geotecnia
Granulometría
• Análisis granulométrico
a) Tamices p/ tamaños mayores a 0.075 mm
b) Hidrómetro menores a 0.075mm hasta 5 micras.
22Muros de retención
III) Repaso de Geotecnia
Granulometría
• Análisis de tamiz
a) Secado del suelo y romper pequeños grumos
b) Sacudir el suelo en la pila de tamices
c) Pesar la masa retenida en cada tamiz por separado
d) Calcular el % de la masa total que pasa por cada uno
e) Dibujar la curva granulométrica.
Coeficientes:
• Uniformidad: D60 / D10. Si <5, es uniforme, si entre 5 y 20 es poco uniforme, si 
> 20 es bien graduado.
• Contenido de finos: Porcentaje que pasa por el 0.075mm.
23Muros de retención
III) Repaso de Geotecnia
Plasticidad
Consistencia como función del contenido de agua
Límites de Atterberg: (W = Wagua / Wseco)
a) Retracción, contracción o consistencia
24Muros de retención
III) Repaso de Geotecnia
Plasticidad
Consistencia como función del contenido de agua
Límites de Atterberg: (W = Wagua / Wseco)
b) Límite plástico y Límite líquido se determinan con los <0.1mm (Tamiz 40 ASTM).
• LL > 50 “Alta plasticidad”
• PI aumenta linealmente con % de arcillas < a 2 micras
25Muros de retención
III) Repaso de Geotecnia
Plasticidad
Carta de Plasticidad
La línea A separa a arcillas de limos inorgánicos
La carta completa la identificación de un suelo
Análisis químicos adicionales
Materia orgánica
Sulfatos
Carbonatos
Mineralogía de la arcilla
26Muros de retención
III) Repaso de Geotecnia
Clasificación de suelos (SUCS)
Criterios
a) Tamaño de granos
• G o S (> 50% por el Tamiz 200). C o M en caso contrario.
• W (bien clasificado), P (mal clasificado).
a) Plasticidad
• H (alta plasticidad) o L (baja plasticidad).
a) Materia orgánica
• O para suelos orgánicos, Pt para turbas y lodos.
27Muros de retención
III) Repaso de Geotecnia
Estado inicial del suelo
El comportamiento del suelo a una carga externa depende de:
a) Tipo de suelo
b) Estado real (Estado de tensiones iniciales)
28Muros de retención
III) Repaso de Geotecnia
Estado inicial del suelo
Porosidad (n): Cociente entre volumen de huecos y volumen total.
Índice de huecos (e): Cociente entre volumen de huecos y volumen de sólidos. (0.30 
a 1.30).
En rocas suele usarse n y en suelos e.
Peso específico de partículas (G). [25 – 27 kN/m3 ].
Peso específico aparente seco (𝜸𝒅). [13 – 19 kN/m3].
Peso específico aparente saturado (𝜸𝒔𝒂𝒕). [16– 21 kN/m3].
Peso específico aparente (𝜸𝒂𝒑). [15 – 21 kN/m3].
Humedad (W). [5-8%] en gravas y arenas, [60-70%] en arcillas.
Índice de fluidez Densidad Relativa
29Muros de retención
III) Repaso de Geotecnia
Estado inicial del suelo
30Muros de retención
III) Repaso de Geotecnia
Filtración
Teorema de Bernoulli
Para fluidos sin viscosidad, incompresible, flujo estacionario.
Carga hidráulica total es constante en el flujo perfecto = altura geométrica + altura de 
presión + altura de velocidad.
En fluidos reales se produce la pérdida de carga.
Para que exista flujo, es necesaria una diferencia de carga
hidráulica.
La diferencia de carga representa la energía perdida para vencer
el obstáculo.
31Muros de retención
III) Repaso de Geotecnia
Filtración
Teorema de Bernoulli – Hidrostática
El binomio se denomina ALTURA PIEZOMÉTRICA,
En un fluido en reposo, no existe pérdida de carga. Por lo tanto, la altura 
piezométrica es constante en toda la masa de agua en reposo. De aquí resulta la 
ley de presiones hidrostática.
32Muros de retención
III) Repaso de Geotecnia
Filtración
En el flujo a través del suelo, existen pérdidas de carga. Esta depende de la 
granulometría del suelo. El coeficiente de permeabilidad (k), depende de:
• Granulometría, densidad, forma de partículas, orientación.
Velocidades muy bajas permiten igualar la carga hidráulica a la altura piezométrica.
El flujo es laminar excepto para grandes fisuras, karsts, y grandes permeabilidades.
33Muros de retención
III) Repaso de Geotecnia
Ley de Darcy
Gradiente hidráulico
Ley de Darcy
Compresión: Cuando se aplica una carga externa al suelo,
sus partículas se reordenan, expulsando agua de los espacios vacíos.
Hinchamiento: Absorción de agua que conlleva un aumento de
volumen.
34Muros de retención
III) Repaso de Geotecnia
Tensiones efectivas
Partiendo de las tensiones principales totales,
𝝈𝟏,𝟐,𝟑 𝝈𝟏,𝟐,𝟑 𝒖
Tensión total principal = Tensión efectiva + Presión neutra o intersticial
Cualquier efecto medible (compresión, distorsión, resistencia), ocurre
por las tensiones efectivas.