muros iii
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8/16/2019 MUROS III
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Curso: Concreto Armado II 1 Docente: Ing. Anita Alva Sarmiento
Ingeniería Civil
XIV. DiSEÑO DE MUROS EN CANTILIVER O VOLADIZO:
Como ya se indicó los muros en cantiliver, son aquellos muros que trabajan
como viga en voladizo, empotrados en una zapata inferior. Estos muros se
diseñan en hormigón armado y se recomienda su uso para alturas intermedias
hasta los nueve metros.
Este tipo de muros se refuerza verticalmente para contrarrestar el momento
flexionante y horizontalmente para evitar las grietas.
.
1. Proceso de cálculo:
Para diseñar este tipo de muros, al igual que los muros de gravedad seguiremos
una secuencia de pasos como la indicada en el capítulo dos, los muros de este
tipo se diseñan por un metro de longitud de muro
2. Predimensionamiento de los muros en cantiliver o voladizo:
Las dimensiones tentativas para predimensionar estos muros son las
siguientes:
El espesor de la corona b, debe ser como mínimo 20 cm, siendo
recomendable 30 cm
b ≥ 20 cm
El ancho de la base del muro B debe estar alrededor del 40% al 70%
de la altura del muro
B = (0.4 -0.7) H
El ancho del dedo De se recomienda usar un tercio de la base del
muro.
De = B/3
El espesor de la zapata de cimentación se recomienda puede tener
una dimensión entre H/12 o H/10
D = H/12 – H/10
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Estos son valores típicos de tanteo pero pueden variar de acuerdo a las
necesidades de cada caso.
Estas dimensiones tentativas se muestran en la siguiente figura::
3. Determinar la presión activa y pasiva del suelo:
Calculamos el valor de la presión activa y pasiva utilizando los valores de
los coeficientes de Rankine de acuerdo a ϕ, β tal como se indicó en el
capítulo anterior donde se detalle la base de este método de análisis.
El valor del coeficiente de presión activa (Pa) obtenemos de la tabla 1 – 1,
y el de la presión pasiva (Pp) lo obtenemos de la tabla 1 – 2.
4. Determinación del Momento de Volteo MV:Una vez determinada la presión activa del suelo determinamos el momento
de volteo del muro con respecto al punto A teniendo en cuenta lo siguiente:
MV = Ph * z
z = H/3
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5. Determinar el momento Resistente MR:
En la práctica no importa la forma que tenga un muro, para facilitar los
cálculos, lo que debemos hacer es descomponerlo en figuras geométricas
simples como se indica en la figura anterior, y calcular el momento de cada
uno de los pesos (w), y la componente vertical de la presión activa (Pv)
respecto al punto A; como ya se indicó anteriormente el peso del suelo
sobre el dedo se desprecia.
Todos los cálculos debemos realizarlos por metro lineal de muro, y
llenaremos un cuadro como el siguiente para facilitar los cálculos:
6. Determinar el factor de seguridad al volcamiento FSV:
Calculamos el factor de seguridad al volteo de una manera similar a la
indicada en el acápite IX.
7. Determinar el factor de seguridad al deslizamiento FSD:
Calculamos el factor de seguridad al volteo de una manera similar a la
indicada en el acápite X.
8. Determinar si la posición de la fuerza normal “N” está dentro del tercio
medio:
Para determinar si la posición de la fuerza normal (N) está dentro del tercio
medio realizamos los cálculos de una manera similar a la indicada en el
capítulo uno sección XI.
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9. Comprobación de las presiones en el suelo:
La comprobación de los esfuerzos ejercidos sobre el suelo se los realiza de
la forma indicada el capítulo anterior.
10. Diseño de la pantalla:
Para diseñar la pantalla la consideramos como un volado empotrado en la
base del muro como se indica en la figura siguiente, el momento y cortante
máximos ocurren en la base de la pantalla.
Como el momento en la pantalla crece, desde cero en su corona, conforme
aumenta su profundidad, por la acción de la presión del terreno, se tiene un
ahorro de armadura calculando los momentos en el muro para diversas
alturas, por lo que se divide a la pantalla en dovelas.
El refuerzo mínimo por repartición y temperatura (As rep) calculado debe
colocarse de la siguiente manera: 1/3 As rep en la cara interior del muro,
aquella que está en contacto con el suelo y 2/3 As rep en la cara exterior del
muro, donde la temperatura es mayor; en esta cara se coloca la referida
cantidad de acero en ambos sentidos formando una malla
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11. Diseño del dedo:
Para diseñar al dedo, al igual que la pantalla, se lo considera como un
volado que empieza en el borde de la cara frontal de la pantalla, como se
indica en la figura adjunta.
El peso del relleno en la parte delantera como ya se indicó se desprecia;
para el diseño del dedo básicamente se consideran las reacciones del
terreno, que ocasionan el momento y cortante con el que se calcula el acero
de refuerzo necesario.
Se recomienda colocar un tercio del refuerzo mínimo por repartición y
temperatura calculado (1/3 As rep) como acero de amarre.
12. Diseño del Talón:
Para diseñar el talón de igual manera lo consideramos como un volado que
se extiende desde la parte posterior de la pantalla, como se indica en la
figura:
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El peso del suelo sobre el talón y las sobrecargas existentes, ocasionan
presiones verticales, que con las reacciones del suelo se anulan
mutuamente, la resultante de estas presiones es la que provoca el momento
y el corte con el que se calcula el acero de refuerzo.
Como en el caso del diseño del dedo, se recomienda colocar un tercio del
refuerzo mínimo por repartición y temperatura calculado (1/3 As rep) como
acero de amarre.
13. Diseño del diente:
Como ya se indicó anteriormente se deberá utilizar un diente cuando la
resistencia a la fricción entre la base del muro y el suelo de cimentación no
es suficiente para tener un factor de seguridad al deslizamiento adecuado
como se indica en el capítulo anterior.
La posición de este diente puede hacerse debajo de la pantalla para dar un
anclaje adicional a la armadura de la misma, aunque es más efectivo si se
coloca un poco más atrás como se indica en la figura siguiente:
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Para el diseño del dedo se lo considera como un volado, en el que actúa la
presión pasiva que se encuentra delante del muro.