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Los muros de contención están sujetos a varios tipos de cargas y fuerzas, cuyo cálculo es esencial en el diseño de muros de contención. Estas fuerzas en el muro de contención dependen de múltiples factores que se discuten.
Tabla de contenido
- Cargas y fuerzas que actúan sobre los muros de contención
- Preguntas más frecuentes
Cargas y fuerzas que actúan sobre los muros de contención
Hay diferentes tipos de cargas y fuerzas que actúan sobre los muros de contención, que incluyen:
- Presión lateral de tierra
- Cuota Adicional
- carga axial
- viento en tallos sobresalientes
- fuerza de impacto
- presión de tierra
- Autogravedad del muro sísmico
El diseño de un muro de contención puede incluir algunas o todas las cargas y fuerzas descritas en la siguiente sección.
1. Empuje lateral de tierra actuando sobre el muro de contención
El objetivo principal de la construcción de muros de contención es retener el suelo. Por lo tanto, la presión lateral del suelo en el suelo es una preocupación importante en el diseño. La teoría de la cuña deslizante es la base de la mayoría de las teorías para calcular la presión lateral de la tierra.
La teoría de la cuña sugiere que si se quita repentinamente un muro de contención, una cuña triangular de suelo se deslizará hacia abajo y el muro de contención debe soportar esta cuña de suelo. La figura 1 muestra las fuerzas laterales de un cuerpo libre actuando sobre un muro de contención.
Las ecuaciones de Coulomb y Rankine son las dos ecuaciones principales utilizadas para calcular la presión lateral de la tierra.
Método de Coulomb para el cálculo de la presión lateral de la tierra
Esta ecuación tiene en cuenta la pendiente del relleno, el ángulo de fricción de la pared, el ángulo del plano de fractura y el ángulo de fricción interna.
dónde:
fuerza: coeficiente de presión efectivo
: ángulo de fricción interna
: Ángulo de talud de relleno
: Ángulo de fricción entre el suelo y la pared (2/3 hasta 1/2 (asumiendo que
: ángulo de inclinación de la pared medido desde la horizontal (igual a 90 grados para paredes verticales)
Además, para un suelo de relleno de nivel plano, considerando que la fricción en la interfaz suelo-pared es cero y el suelo y las paredes laterales son verticales, ecuación de culombio se reduce a
Método de Rankine para el cálculo de la presión lateral de la tierra
Esta fórmula fue derivada por William Rankin y es una extensión de la fórmula de Coulomb. El método de Rankine no tiene en cuenta la fricción entre las paredes y el suelo.
Esto lo convierte en una forma conservadora de diseñar un muro de contención. La ecuación de presión lateral del suelo de Rankine es la misma para suelos de relleno plano y con fricción de pared cero.
dónde:
: ángulo de talud de relleno
: Ángulo de fricción interna del suelo
Si el relleno es horizontal, la ecuación de Rankine se reorganiza como
2. Carga de carga adicional que actúa sobre el muro de contención
La carga adicional que actúa sobre un muro de contención es la carga vertical adicional utilizada para rellenar la parte superior del muro con tierra. Pueden ser cargas muertas, como rellenos inclinados por encima del nivel de la pared, o cargas vivas resultantes de carreteras, estacionamientos, pavimento o cimientos adyacentes.
Se considera recargo por carga viva cuando la acción del vehículo actúa sobre la superficie del suelo de relleno a una distancia desde la parte posterior del muro hasta la altura del muro o menos. La presión activa con sobrecarga uniforme se ilustra en la Figura 2.
dónde:
: densidad del suelo
w: carga de sobrecarga uniforme
h: altura de la pared
PAG.1=Ka Blanco –> expresión 7
PAG.2=0.5Kah2 –> Fórmula 8
Existen diferentes tipos de recargos, entre ellos:
- recargo por autopista
- Cargo adicional por relleno y compactación
- Recargo por andamios contiguos
3. Fuerza axial que actúa sobre el muro de contención
La resistencia al vuelco de los muros de contención es proporcionada por cargas axiales. Las siguientes secciones describen varios tipos de cargas axiales.
a) Carga vertical sobre el vástago
Estas cargas pueden provenir de reacciones de vigas, puentes o Rogers y se aplican directamente al vástago.
En las condiciones más críticas, la carga viva axial del tronco aumenta para resistir el momento y la presión de soporte del suelo, por lo que no es necesario considerar por separado las cargas viva y muerta.
Se supone que una carga normal puntual en una pared se distribuye hacia abajo con una pendiente de 2 verticales a 1 horizontal. Como resultado, la tensión de compresión en la base del muro es considerablemente menor. La fuerza de reacción de una viga contra una pared es un ejemplo de una carga puntual vertical.
Además, además de considerar la excentricidad del vástago con respecto a la línea central, se deben verificar los esfuerzos de apoyo directamente debajo de la viga o la reacción de la viga, ya que afectan la estabilidad y el diseño del vástago.
Finalmente, tenga en cuenta que la aplicación de una carga viva con excentricidad negativa hacia el relleno puede producir resultados no conservativos.
b) peso del suelo
El peso del suelo sobre la punta y el talón del muro de contención.
C) peso estructural
Esto incluye el peso de los cimientos y el tronco, que se suma a la presión de carga del suelo y ayuda a la estabilidad contra resbalones y caídas.
d) componente vertical de la presión activa
Esta es otra carga vertical. La línea de acción de presión de tierra resultante estará inclinada respecto de la horizontal si el relleno está inclinado.
Este ángulo es igual al ángulo de talud de relleno de Rankine, que es el mismo que el ángulo de fricción de Coulomb. Esta presión activa inclinada tiene dos componentes, horizontal y vertical.
Este último se emplea como resistencia al deslizamiento adicional para reducir la presión del suelo y aumentar la presión del suelo. soportar caídas.
4. Fuerza del viento sobre troncos que sobresalen
La fuerza de vuelco se genera cuando el muro de contención está expuesto y sobresale del suelo debido a la presión del viento. Una fórmula común utilizada para calcular la presión del viento es:
F=0.0026V2 –> expresión 9
dónde:
deuda: presión del viento
Ⅴ: velocidad del viento
De acuerdo con ASCE 7, la presión del viento de diseño (F) se calcula utilizando la siguiente fórmula simplificada:
F = qZe GGpedo –> expresión 10
dónde:
GRAMO.: factor de ráfaga (puedes usar 0.85)
GRAMO.pedo: generalmente considerado como 1.2
qZe: es la presión de velocidad a media altura y se puede calcular mediante la fórmula:
qZe=0.613KZe kzt kd Ⅴ2 –> expresión 11
dónde:
kZe: factor de dirección del viento, se puede determinar en la sección 26.6 de ASCE 7-10
kzt: Factor de exposición de presión de velocidad, se puede determinar en la Sección 26.6 de ASCE 7-10
kd: Consulte la sección Factores del terreno, se puede determinar mediante 26.6 de ASCE 7-10
Ⅴ: Velocidad básica del viento (m/s)
Cinco. Carga de impacto que actúa sobre el muro de contención
Si el muro se extiende por encima del nivel del suelo y el estacionamiento está cerca, es posible que necesite un muro de contención de diseño para el parachoques de su automóvil. Si el muro de contención está diseñado para cargas de impacto, el baúl debe revisarse en puntos espaciados uniformemente a lo largo del baúl de arriba a abajo, ya que las cargas de impacto se distribuirán a lo largo del baúl. Además, use una pendiente de 2 verticales a 1 horizontal para distribuir la carga de impacto.
Las fuerzas sísmicas se incluyen en el diseño sísmico de los muros de contención.
Preguntas más frecuentes
Los diferentes tipos de cargas y fuerzas que actúan sobre los muros de contención son:
1. Empuje lateral de tierra
2. Tarifas adicionales
3. Carga axial
4. Envuelva el eje que sobresale
5. Fuerza de impacto
6. Presión sísmica de la tierra
7. Autogravedad del muro sísmico
Los diferentes tipos de cargas de sobrecarga que actúan sobre los muros de contención son:
1. Recargo por autopista
2. Cargo adicional por relleno y compactación
3. Recargo por andamio adyacente
leer más:
1. Tipos de muros de contención, materiales, economía y usos
2. Construcción de muro de contención de bloques de hormigón con escalones
3. Tipos y funciones de los orificios de drenaje en los muros de contención y cuándo son necesarios