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ENSANCHE E MELLORA DA ESTRADA EP 2404. ACCESO A CHENLO (PORRIÑO) ANEJO Nº 10: CÁLCULOS ESTRUCTURALES
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ÍNDICE
1 INTRODUCCIÓN ..................................................................................................3
2 CÁLCULO DE LOS MUROS DE ESCOLLERA...................................................3 2.1 CÁLCULOS ESTRUCTURALES DEL MURO ........................................................... 3
2.1.1 Introducción........................................................................................................... 3 2.1.2 Cálculo del muro de sostenimiento ....................................................................... 3 2.1.3 Normativa aplicada................................................................................................ 3 2.1.4 Elección de la tipología ......................................................................................... 3 2.1.5 Dimensionamiento del muro.................................................................................. 4
2.2 CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES ........................................................... 6 2.2.1 Hormigones ........................................................................................................... 6 2.2.2 Material del trasdós ............................................................................................... 6 2.2.3 Control de los bloques de escollera ...................................................................... 6
2.3 CONTROL DE EJECUCIÓN ..................................................................................... 7 2.3.1 Cimentación .......................................................................................................... 7 2.3.2 Cuerpo del muro.................................................................................................... 8
3 CÁLCULO DEL MURO DE HORMIGÓN ...........................................................10 3.1 CÁLCULOS ESTRUCTURALES DEL MURO ......................................................... 10 3.2 CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES ......................................................... 10
3.2.1 Hormigones ......................................................................................................... 10 3.2.2 Características del terreno subyacente............................................................... 10
3.3 COMPROBACIONES REALIZADAS ...................................................................... 11
4 DOCUMENTACIÓN ADJUNTA..........................................................................11 APÉNDICE Nº 1 LISTADOS CÁLCULO DE MUROS DE ESCOLLERA ........................ 13 APÉNDICE Nº 2 LISTADOS CÁLCULO DE MUROS DE HORMIGÓN.......................... 19
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• Facilidad para adaptarse a movimientos diferenciales del terreno, admitiendo
distorsiones sin sufrir daño estructural.
• “Las recomendaciones establecidas en la Guía de cimentaciones en obras de
carretera.
La elección de la tipología estructural de este muro se ha realizado teniendo en cuenta
aspectos económicos, estéticos, funcionales y constructivos, optando en todos los casos
analizados por un muro de escollera ya que presenta diversas ventajas frente a otras
tipologías de muros, como son:
La normativa aplicada y la documentación usada en la realización de los cálculos ha sido la
siguiente:
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• “Recomendaciones para el diseño y construcción de muros de escollera en obras de
carreteras”, editado por la Dirección General de Carreteras del Ministerio de Fomento,
aprobada en 1998.”
• Guía para el proyecto y la ejecución de muros de escollera en obras de carretera.
• Supresión del empuje del agua, dadas sus perfectas características drenantes.
2.1.4 Elección de la tipología
2.1.3 Normativa aplicada
• Muro de hormigón armado: se pretenden ejecutar muros de sostenimiento de
hormigón armado por el margen izquierto de la carretera del p.k. 0+120 al 0+140 y del
p.k. 0+145 al 0+155, ambos referidos al eje 1 (Canadelo).
El presente documento recoge los cálculos realizados para el dimensionamiento de los
muros de escollera y de hormigón armado a ejecutar en la carretera EP-2404.
• Muros de escollera: se contempla la ejecución de un pequeño repié de escollera
entre los p.k. 0+105 y 0+115 del eje 1 (margen izquierdo), y de un muro de mayor
entidad del p.k. 0+440 al 0+490 del eje 2 (margen derecho).
El presente apartado tiene por objeto definir todos los parámetros necesarios para garantizar
la estabilidad de los muros de sostenimiento proyectados para la ampliación de la calzada en
la carretera EP 2404.
A continuación se detallan los cálculos estructurales del muro de sostenimiento incluido en el
proyecto de actuaciones a acometer en la EP 2404.
Concretamente, se plantea la construcción de los siguientes muros:
CÁLCULOS ESTRUCTURALES DEL MURO
2 CÁLCULO DE LOS MUROS DE ESCOLLERA
2.1.2 Cálculo del muro de sostenimiento
1 INTRODUCCIÓN
2.1
2.1.1 Introducción
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ED 00
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• Menor impacto visual y mejor integración en el paisaje.
• Economía respecto a los tradicionales muros de hormigón.
2.1.5 Dimensionamiento del muro
El dimensionamiento de estos muros se ha realizado con los ábacos incluidos en las
“Recomendaciones para el diseño y construcción de muros de escollera en obras de
carreteras” del Ministerio de Fomento.
Para proceder a su cálculo se ha clasificado el terreno a utilizar en el trasdós del muro como
tipo II, con los siguientes parámetros característicos:
En cuanto a la escollera ésta se ha considerado de tamaño medio (800 – 1300 Kg.),
adoptándose para la misma la tipología II, con los valores característicos siguientes:
Dado el sistema constructivo y la trabazón alcanzada entre la escollera y el terreno de
cimentación se considera un coeficiente de rozamiento zapata-terreno de 30º.
De acuerdo a las Recomendaciones antes citadas, se considera que el terreno de la
cimentación presenta las siguientes características:
Rozamiento interno: 30º
σadm=2,5 kg/cm2
Para conseguir estos valores se saneará el espesor de terreno natural necesario hasta
alcanzar un sustrato con la suficiente capacidad portante, o se sustituirá por un terreno
competente en el caso de que la excavación resultase excesiva.
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do que éstos son muros de sostenimiento,
entraremos en la tabla que figura en el apartado 4.4.1 de las Recomendaciones, para
obtener la situación en la que nos encontramos:
Se ha adoptado para el cálculo un factor de seguridad 2, y se ha supuesto que la inclinación
del trasdós del muro 1H/2V (n=2). Consideran
De acuerdo con la tabla anterior se observa que nos encontramos en el caso IVs. A
con ncluidos en el apartado 4.4.2 indicados para las
siguientes:
e de seguridad: F=2.
El ábaco que se corresponde con nuestra situación es el siguiente:
tin ación entraremos en los ábacos i
cálculo que hemos realizado, y que son las
u
hipótesis de
-Coeficient
-Situación IVs.
-Altura del muro.
Por tanto, los parámetros que definidos para el muro de escollera proyectado son:
ar o de la forma antes comentada, en
fun n ecomendaciones citadas, además de contemplar
sim á del trasdós y las cargas del tráfico, se procedido a
de acuerdo con la teoría de Coulomb, analizando la
estabilidad para una altura máxima de 3 m y también para la
altu i
Las a
Coeficiente de rozamiento zapata-terreno: 0,45
l muro:
Desplome del trasdós n = 2
ltuA ra máxima del cuerpo H = 9 m
Ancho en coronación a = 3,3 m
Ancho en la base b = 4,2 m
P a verificar la bondad del predimensionamiento realizad
ció de las tablas incluidas en las R
ult neamente la pendiente del talud
calcular el muro de sostenimiento
al vuelco y al deslizamiento
media de 1,5 metros. ra nter
c racterísticas e hipótesis de los materiales utilizados en el cálculo han sido los
siguientes:
Ángulo de rozamiento interno del Relleno ( trasdós): 30º
Ángulo de rozamiento interno del terreno: 30º
Densidad del terreno: 1,9 t/m³
Densidad aparente de
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o Alzado: 1,9 t/m³
o Cimentación: 1,9 t/m³
Sobrecarga sobre relleno: 2 t/m²
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ngul muro alcanza la rasante de la vía)
ada: 2,5 Kp/cm²
os c muestran en el Apéndice 1 del presente anejo. Como se
puede ado el cálculos para diferentes alturas ya que la altura del
cada caso hasta obtener unos
coefic zamiento y al vuelco aceptables (Fd,min = 1,5; Fv,min =
superaban las tensiones admisibles
RISTICAS DE LOS MATERIALES
Los materiales a emplear, tendrán las siguientes características:
2.2.1 Hormigones
Hormigón de limpieza: HM20
Hormigón de relleno de cimentación: HM-20/B/40/A
2.2.2 Material del trasdós
No se emplearán para el trasdós granular materiales procedentes de rocas que no
sean estables, según se especifica en los artículos 331 y 333 del PG-3. El material
estará lim o mplirá las limitaciones que se
indic
Á o del talud: 0 (la coronación del
Tensión Admisible del terreno de cimentación consider
L álculos realizados se
observar se ha realiz
muro a ejecutar es variable.
Así, se han ajustado las dimensiones del muro en
ientes de seguridad al desli
1,8), comprobando al mismo tiempo que no se
del terreno en la base.
2.2 CARACTE
pi y exento de materiales extraños y cu
an en la tabla 2.1.
2.2.3 Control de los bloques de escollera
de iniciar la producción, se reconocerá cada acopio, préstamo o procedeAnt ,
det min
za de la roca o en las condiciones
Adicionalmente, por cada veinte mil metros cúbicos (20.000 m3) de material producido, se
• Determinación de la distribución de masas según UNE EN 13383-2.
• Determinación del porcentaje de componentes de escollera con una relación,
longitud dividido por espesor, mayor que tres (L/E > 3), según UNE EN 13383-2.
• Determinación proporción de superficies trituradas o rotas según UNE EN 13383-1.
Se examinará la descarga al acopio o en el tajo, desechando los materiales que, a simple
vista no sean aceptables. Se debe tratar de evitar en todas las fases de manipulación de la
piedra (voladura en cantera, carga, transporte y puesta en obra) la rotura de sus aristas, que
puede originar un redondeo de las mismas.
es ncia
er ando su aptitud para la ejecución de las obras. Se comprobará que los bloques de
escollera cumplen los requisitos establecidos en el proyecto respecto de las propiedades que
se describen en el capítulo 3 de la Guía. Para ello se tomarán muestras y se realizarán los
correspondientes ensayos, según las especificaciones de dicho capítulo.
Estos ensayos deberán repetirse siempre que se vaya a utilizar una nueva procedencia para
la escollera, o si existe un cambio importante en la naturale
de extracción, que puedan afectar a sus propiedades. Deberá comprobarse además la
retirada de la montera en la extracción de la escollera y la exclusión de vetas no utilizables,
en su caso.
efectuarán los siguientes ensayos:
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Durante la ejecución del muro, puesto que los bloques de escollera se seleccionan y colocan
uno a uno, el operario auxiliar que asista al maquinista comprobará visualmente que los
bloques cumplen los requisitos geométricos de tamaño, forma y proporción de superficies
trituradas o rotas.
En resumen la escollera deberá cumplir las condiciones recogidas en la siguiente tabla:
2.3 CONTROL DE EJECUCIÓN
En este capítulo se incluyen una serie de reglas de buena práctica para la ejecución y el
control de los muros de escollera colocada en obras de carretera.
cada uno de los
bloques, de modo que constituyan un conjunto lo más compacto, estable y duradero posible.
En los apartados siguientes se recogen una serie de recomendaciones, válidas tanto para
muros de escollera colocada de sostenimiento como de contención, considerando de modo
independiente los aspectos relativos a la cimentación y al cuerpo del muro.
Debe tenerse en cuenta que buena parte de las características del muro de escollera se
alcanzan, además de por las de los materiales empleados, por una cuidada ejecución del
mismo que debe comprender una adecuada selección y colocación de
2.3.1 Cimentación
Con carácter previo a la ejecución del muro, se comprobará que el talud o ladera natural esté
en condiciones adecuadas: superficie regular, ausencia de salientes, zonas con restos
vegetales y otros materiales no deseados, afloramiento de aguas, etc. Se limpiarán los
materiales extraños y se refinará la excavación hasta dejar superficies regulares. Los
posibles afloramientos de aguas se tratarán según se expone en el apartado 2.5 de la “Guía
de proyecto de muros escolera”.
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specto a la horizontal de valor aproximado 3H:1V, lo que facilita la
colocación de las siguientes hiladas de escollera.
las
condiciones adecuadas para las funciones de estabilidad, permeabilidad y capacidad
la cota del terreno natural en el intradós.
e a
transmisión de tensiones al terreno, asientos, etc. Este requisito es i
Dep n
del ter
setenta
El horm
se ejecutará normalmente una vez colocada la primera hilada del
n lugar de acumulación de agua o producción de
encharcamientos, para lo que se debe dotar al plano superior del cimiento de una
ligera pendiente.
Asimismo debe tenerse en cuenta que durante la ejecución del cimiento puede ser necesaria
la realización de algunos de los elementos y sistemas de drenaje subterráneo del muro,
conforme a lo especificado en el proyecto.
Se excavará la cimentación hasta la cota definida en el proyecto, comprobando que las
características del terreno se corresponden con las previstas, con una profundidad mínima
de un metro (1 m). El fondo de excavación de la cimentación se ejecutará normalmente con
una contra inclinación re
En el caso de que el terreno natural de apoyo no reúna, a juicio de la Dirección de Obra,
portante, se colocará una capa de material granular seleccionado, con un mínimo de 20
centímetros de espesor.
Una vez efectuada la excavación del cimiento, se debe proceder a la colocación de escollera
en su interior, hasta alcanzar aproximadamente
Posteriormente, procederá al vertido de hormigón de las características especificadas en el
proyecto, de forma que se rellenen los huecos existentes entre los bloques de escollera, con
lo que se consigue una mayor rigidez y homogeneidad en la cimentación, en lo referent
mprescindible para poder
e diendo de la porosidad obtenida en la escollera del cimiento y de las características
reno, el volumen de hormigón a verter suele estar comprendido entre doscientos
y cinco y trescientos cincuenta litros por metro cúbico de cimiento (275-350 l/m3).
igonado del cimiento normalmente se efectúa en dos fases:
En la primera fase, que comprende el relleno de la práctica totalidad del cimiento, la
superficie que
considerar el cimiento como un elemento rígido.
resulte debe estar conformada por caras rugosas de bloques pétreos
en la mayor proporción posible, recomendándose que sobresalgan al menos quince o
veinte centímetros (15-20 cm) de la superficie de hormigonado, para garantizar un
mejor contacto con la primera hilada de bloques del cuerpo del muro, que debe
presentar una contrainclinación aproximada en torno al 3H:1V, como se indicó
previamente.
La segunda fase
cuerpo del muro. En ella el hormigón deberá enrasar con la cota del terreno natural
en el intradós y habrá de comprobarse además que la superficie final resultante no
tenga puntos bajos ni constituya u
2.3.2 Cuerpo del muro
En todas las fases de la construcción del muro y en particular en la ejecución del cuerpo del
mismo, deberá contarse con un operario auxiliar que asista al maquinista en la selección y
equipos topográficos.
e colocarán manteniendo en todo momento una contrainclinación
de 3H:1V respecto a la horizontal. Dicha contrainclinación tiene una repercusión directa en la
colocación de cada bloque, así como en la materialización de la geometría del muro: para
ello deberá ir provisto, cuando menos, de cinta métrica y escuadra con nivel. Este trabajo
deberá ser revisado por medio de
Durante la colocación de los bloques el operario auxiliar comprobará además, que cada uno
de ellos cumple aquellas características reflejadas en el capítulo 3 de este documento, que
se puedan verificar visualmente.
Los bloques de escollera s
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n contacto con los bloques laterales adyacentes.
sulta recomendable alternar orientaciones de bloques
erá de apoyar su cara inferior en
imbricación que sea posible con las inmediatamente superior e inferior.
sig n
entre s
de la
hilada inmediatamente superior. En ningún caso estas pequeñas cantidades de
finidos a lo largo de este apartado, deberá procederse a la
colocación de las sucesivas hiladas de bloques, hasta alcanzar la coronación del muro con la
retirarse una vez concluya la construcción del muro,
cuidando de que no quede material de relleno entre los intersticios de la escollera, que podría
ustificarse en el proyecto. Habrá de garantizarse, en
todo caso, una porosidad mínima en las hiladas de bloques en torno al diez por ciento (n ≥
Finalmente, podrá efectuarse un recebado de los mayores huecos que se observen en la
debe tenerse en cuenta que los trabajos de ejecución del cuerpo del muro deben
llevarse a cabo en coordinación con los del trasdós y con los de los elementos y sistemas de
estabilidad del muro y dificulta una eventual caída de piedras tanto durante la construcción,
como durante su vida útil.
Con el fin de asegurar la mayor trabazón posible, cada bloque deberá de apoyar su cara
inferior en al menos, dos bloques, y estar e
La abertura entre bloques no superará los 15 centímetros en ningún punto, para lo que se
seleccionará específicamente cada bloque.
Los bloques se colocarán formando un entramado tridimensional que dote al conjunto de la
máxima trabazón que sea posible. Re
en que la dimensión mayor sea paralela al paramento con otras en que su longitud mayor
esté orientada del trasdós al intradós.
La sección transversal del muro debe estar constituida por bloques del mismo huso
granulométrico evitando que quede constituido transversalmente por un bloque en la cara
vista, de los tamaños y demás características recomendados en este documento y otros de
menor tamaño o características diferentes hacia el interior del mismo. Con el fin de asegurar
una adecuada trabazón y estabilidad, se debe procurar que los huecos entre piedras de
escollera contiguas se reduzcan cuanto sea posible, para lo que se seleccionará
específicamente cada bloque. Cada piedra de escollera deb
al menos dos bloques de la hilada inferior y estar en contacto con los bloques laterales
adyacentes, además de con otros dos de la hilada superior.
Se tratará de evitar que los contactos entre bloques de una hilada coincidan, según
secciones por planos verticales, con los de la hilada inferior, impidiendo de este modo la
formación de columnas de bloques de escollera. Análogamente debe tratar de evitarse en lo
posible, la formación de filas horizontales de bloques es decir, las sucesivas hiladas deberán
buscar la máxima
Además debe obtenerse la contra inclinación de los bloques sobre planos normales al del
paramento visto.
Tal y como se ha puesto de manifiesto con anterioridad, el rozamiento entre bloques es un
parámetro de capital importancia en la estabilidad del muro y se produce por fricción entre
caras rugosas y aristas vivas de los mismos. En algunos casos pueden adoptarse las
uie tes medidas para aumentar la superficie de contacto, o para mejorar el rozamiento
uperficies:
Podrán recebarse los bloques de escollera de mayor tamaño con material pétreo de
calidad similar, preferiblemente fragmentos de la misma procedencia obtenidos en el
proceso de voladura. En cualquier circunstancia, los bloques deberán apoyarse
directamente unos sobre otros y nunca sobre el recebo. Esta operación se realizará
por hiladas, debiendo garantizarse que no se produzcan movimientos al cargar una
de dichas hiladas con el peso de la inmediatamente superior.
Podrán verterse pequeñas cantidades de hormigón (en proporción prácticamente
despreciable en relación al volumen del muro) de consistencia seca sobre ciertos
bloques, al objeto de aumentar el número de contactos puntuales y la rugosidad entre
caras de piedra de escollera contiguas.
El hormigón se extenderá en su caso, después de la ejecución de cada hilada, sobre
aquellas superficies de los bloques que vayan a quedar en contacto con los
hormigón deben suponer una merma en las posibilidades de drenaje del muro.
Por reiteración de los procesos de
geometría prevista en el proyecto.
Cuando la altura del muro exceda de la que puede alcanzarse con la maquinaria disponible,
puede que sea necesario tener que recurrir a la ejecución de un relleno provisional
(generalmente un caballón de tierras) frente al paramento visto, que sirva como plataforma
de trabajo. Esta plataforma deberá
mermar sus propiedades drenantes.
En determinadas circunstancias concretas, puede que sea necesario recurrir con carácter
puntual, al vertido de hormigón de consistencia blanda o fluida en el cuerpo del muro6,
cuando se desee una reducción de la porosidad, el trabajo conjunto de algunos bloques, o
por otras circunstancias que deberán j
10%) para permitir el drenaje de éstas.
cara vista, habiendo de garantizarse en todo caso, el buen drenaje del muro.
Además
drenaje.
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rma 5.2-IC Drenaje superficial y en la OC 17/2003
Recomendaciones para el proyecto y construcción del drenaje subterráneo en obras de
n de las necesidades de auscultación del muro, pueden resultar necesarias
operaciones complementarias como acabado del mismo, que deberán definirse en cada caso
El n
bie o
ión de las hiladas de
bloques y su correcto apoyo en los adyacentes, conforme se proceda a su
construcción. Esta operación deberá realizarse en cada hilada.
3 CÁLC
Por otra parte y con carácter general se estará a lo especificado en el PG-3 cuando las
unidades de obra de que se trate dispusieran de un artículo al respecto, así como a lo
indicado para los elementos y sistemas de drenaje en relación con la construcción y
conservación de las carreteras, en la no
carretera, o aquellas que las sustituyan.
En funció
concreto.
co trol de ejecución deberá llevarse a cabo en los términos previstos en el proyecto, si
n c mprenderá cuando menos:
Control de procedimiento: Debe verificarse la correcta colocación de cada uno de los
bloques, tratando de obtener la máxima trabazón entre ellos y el mínimo volumen de
huecos que sea posible. En esta labor resulta fundamental el operario auxiliar que
debe estar presente en las diferentes fases de ejecución.
Al concluir cada una de las hiladas y al finalizar los trabajos del muro, se harán
controles visuales. Mediante este tipo de controles puede decidirse el recebo de
ciertos bloques, el vertido de hormigón entre alguno de ellos, etc.
Por otra parte, los valores de porosidad y peso específico de los muros de escollera
colocada son difíciles de determinar in situ. La literatura técnica recoge algunas
experiencias de ejecución de diferentes tramos de prueba en los que se determina la
porosidad a través del peso específico de la roca y de la cubicación obtenida a partir
de una serie de bloques de peso conocido.
Control geométrico: Deberán materializarse bases topográficas en terrenos próximos
no afectados por la ejecución de las obras, que permitan llevar a cabo el control del
muro durante las diferentes etapas de su construcción. Particularmente importante
resulta el control topográfico de su alineación e inclinación.
Después del replanteo del muro, en los diferentes trabajos de ejecución del mismo,
el operario auxiliar comprobará al menos por medio de cinta métrica y escuadra con
nivel, la inclinación del intradós, el espesor, la contra inclinac
ULO DEL MURO DE HORMIGÓN
3.1 CÁLCULOS ESTRUCTURALES DEL MURO
Para el cálculo del muro se ha utilizado el programa CYPE. El módulo Muros en Ménsula de
H. A. tiene como objeto la
Ac n
•
asdós y tierras nulo, y paramento vertical) el
coeficiente de empuje activo
comprobación y dimensionado de muros de hormigón armado para
cio es consideradas
Peso propio: se considera el peso propio del muro, dado p
la contención de tierras.
• or la aplicación del peso
específico del hormigón (2,5 t/m3) a la sección del muro.
Empuje de tierras: Se considera el empuje activo sobre el trasdós del muro,
conforme a los parámetros del terreno, aplicando la teoría de Rankine-Coulomb,
siendo (para rozamiento entre tr
En nuestro caso supondremos φ =32 º y sin cohesión para el tramo de relleno. No se
siderará el posible fallo de drenaje.
obrecarga
con
• ga uniforme en coronación del muro
ICAS DE LOS MATERIALES
Se em con límite elástico 500 N/mm2.
a del muro, que deberá ser el mecanismo que resista el deslizamiento, se evalúa
como tg δ=0,60.
S de uso: supondremos una sobrecar
/m2. de 2 tn
3.2 CARACTERÍST
3.2.1 Hormigones
pleará hormigón HA-25/B/30/IIa, acero tipo B500S,
3.2.2 Características del terreno subyacente
Se supondrá una resistencia admisible del terreno de 25 N/cm2. El rozamiento del terreno
con la zapat
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3.3 COMPROBACIONES REALIZADAS
Se realizan las comprobaciones estructurales de las secciones del muro, conforme a la EHE,
así como las comprobaciones de estabilidad (deslizamiento y vuelco), y la máxima tensión
sobre el terreno.
4 DOCUMENTACIÓN ADJUNTA
APÉNDICE Nº 1 LISTADOS DE CÁLCULO DE MUROS DE ESCOLLERA
APÉNDICE Nº 2 LISTADOS DE CÁLCULO DE MUROS DE HORMIGÓN
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