Muros de contención. Cimentaciones superficiales. Provisiones del Capítulo 21 del Código A.C.I. -08

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
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CALCULO ESTRUCTURAL
Manuel Guevara Anzules
Ing. Silvio Zambrano Arteaga
1. INTRODUCCIÓN
Los muros de contención tienen como finalidad resistir las presiones laterales ó empuje producido por el
material retenido detrás de ellos, su estabilidad la deben fundamentalmente al peso propio y al peso del
material que está sobre su fundación. Los muros de contención se comportan básicamente como voladizos
empotrados en su base.
Designamos con el nombre de empuje, las acciones producidas por las masas que se consideran
desprovistas de cohesión, como arenas, gravas, cemento, trigo, etc. En general los empujes son producidos
por terrenos naturales, rellenos artificiales o materiales almacenados.

Muros de contención y su funcionamiento

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 el ancho 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 de la propiedad y contener el suelo alrededor del sótano.

Para proyectar muros de sostenimiento es necesario determinar la magnitud, dirección y punto de aplicación
de las presiones que el suelo ejercerá sobre el muro.
El proyecto de los muros de contención consiste en:
a- Selección del tipo de muro y dimensiones.
b- Análisis de la estabilidad del muro frente a las fuerzas que lo solicitan. En caso que la estructura
seleccionada no sea satisfactoria, se modifican las dimensiones y se efectúan nuevos cálculos hasta lograr la
estabilidad y resistencia según las condiciones mínimas establecidas.
c- Diseño de los elementos o partes del muro.
El análisis de la estructura contempla la determinación de las fuerzas que actúan por encima de la base de
fundación, tales como empuje de tierras, peso propio, peso de la tierra, cargas y sobrecargas con la finalidad
de estudiar la estabilidad al volcamiento, deslizamiento, presiones de contacto suelo-muro y resistencia
mínima requerida por los elementos que conforman el muro.

2. CONSIDERACIONES FUNDAMENTALES
Un volumen de tierras, que suponemos sin cohesión alguna, derramado libremente sobre un plano
horizontal, toma un perfil de equilibrio que nos define el ángulo de talud natural de las tierras o ángulo de
fricción interna del suelo f.

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Ing. Silvio Zambrano Arteaga
El tipo de empuje que se desarrolla sobre un muro esta fuertemente condicionado por la deformabilidad del
muro. En la interacción muro-terreno, pueden ocurrir en el muro deformaciones que van desde
prácticamente nulas, hasta desplazamientos que permiten que el suelo falle por corte. Pueden ocurrir
desplazamientos de tal manera que el muro empuje contra el suelo, si se aplican fuerzas en el primero que
originen este efecto.
Si el muro de sostenimiento cede, el relleno de tierra se expande en dirección horizontal, originando
esfuerzos de corte en el suelo, con lo que la presión lateral ejercida por la tierra sobre la espalda del muro
disminuye gradualmente y se aproxima al valor límite inferior, llamado empuje activo de la tierra, ver
figura 3.
Si se retira el muro lo suficiente y pierde el contacto con el talud, el empuje sobre él es nulo y todos los
esfuerzos de corte los toma el suelo, ver figura 4.
Si el muro empuja en una dirección horizontal contra el relleno de tierra, como en el caso de los bloques de
anclaje de un puente colgante, las tierras así comprimidas en la dirección horizontal originan un aumento de
su resistencia hasta alcanzar su valor límite superior, llamado empuje pasivo de la tierra, ver figura 5.
Cuando el movimiento del muro da origen a uno de estos dos valores límites, el relleno de tierra se rompe
por corte.

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Ing. Silvio Zambrano Arteaga
Si el muro de contención es tan rígido que no permite desplazamiento en ninguna dirección, las partículas
de suelo no podrán desplazarse, confinadas por el que las rodea, sometidas todas ellas a un mismo régimen
de compresión, originándose un estado intermedio que recibe el nombre de empuje de reposo de la tierra,
ver figura 6.
Se puede apreciar que los empujes de tierra se encuentran fuertemente relacionados con los movimientos
del muro o pared de contención. Dependiendo de la interacción muro-terreno se desarrollaran empujes
activos, de reposo o pasivos, siendo el empuje de reposo una condición intermedia entre el empuje activo y
el pasivo. Con el estado actual del conocimiento se pueden estimar con buena aproximación los empujes del
terreno en suelos granulares, en otros tipos de suelos su estimación puede tener una mayor imprecisión. Los
suelos arcillosos tienen apreciable cohesión, son capaces de mantener taludes casi verticales cuando se
encuentran en estado seco, no ejercen presión sobre las paredes que lo contienen, sin embargo, cuando estos
suelos se saturan, pierden prácticamente toda su cohesión, originando empuje similar al de un fluido con el
peso de la arcilla, esta situación nos indica que si se quiere construir un muro para contener arcilla, este
debe ser diseñado para resistir la presión de un líquido pesado, mas resistente que los muros diseñad