TEMA 9 - CÁLCULO ESTRUCTURAL DE MUROS

Curso de doctorado: Estudio crítico de la seguridad estructural y de las cimentaciones en el Código Técnico de la Edificación

TEMA 9: CÁLCULO ESTRUCTURAL Y CONSTRUCCIÓN DE MUROS

Documento básico SE-CSeguridad estructural

Cimientos

José Luis de Justo Alpañés Juan Diego Bauzá CastellóCatedrático de Universidad Profesor Asociado

Departamento de Mecánica de Medios ContinuosUniversidad de Sevilla


ÍNDICE

MUROS DE GRAVEDAD

MUROS ALIGERADOS

MUROS EN L

MUROS DE CONTRAFUERTES

MUROS DE SÓTANO

ASPECTOS CONSTRUCTIVOSRELLENO DEL TRASDÓSDRENAJE DEL TRASDÓSJUNTAS EN MUROSIMPERMEABILIZACIÓNCONSTRUCCIÓNCONTROL


INTRODUCCIÓN

La RESISTENCIA ESTRUCTURAL del muro es un ESTADO LÍMITE ÚLTIMO

Se alcanzará cuando los valores de cálculo de los efectos de las acciones en los elementos estructurales que componen el muro superen su capacidad resistente

El material constitutivo del muro debe resistir los esfuerzos producidos por los empujes y solicitaciones.

Los esfuerzos que se deben tomar para el dimensionado son los deducidos en las comprobaciones de estabilidad en las diferentes fases de la ejecución y las comprobaciones de estados límite de servicio

Los esfuerzos sobre los elementos estructurales se mayoran


MUROS DE GRAVEDADCon la excepción del caso en que existan sobrecargas importantes, no es necesaria la comprobación de tensiones sobre la fábrica ya que éstas suelen ser muy pequeñas y admisibles para su resistencia.

Para suelo granular:Por la proporcionalidad y homotecia en los esfuerzos, se comprueba que si la resultante cae dentro del núcleo central de la base, lo hace en cualquier sección intermediaPor tanto no se producen tracciones

Si la sección es trapezoidal:En las secciones intermedias habrámenos excentricidad que en la base.

Si el suelo tiene cohesión:Si hay grieta de tracción habrámenos empuje en las secciones intermedias.

H

z

R

E

E(z)R(z)


MUROS DE GRAVEDADHay que comprobar las acciones sobre la puntera en la sección A-A’.

Para ello se toman momentos en el punto central de la sección de las acciones que solicitan la puntera:

Peso de las tierras, Wt

Peso de la puntera, WReacción vertical del terreno, Fv

Reacción horizontal, Fh:• Suelos granulares:

Fh = Fv tgβ• Suelos cohesivos:

Fh = Ft*(b/B)Subpresión del agua, Rw

Si se desprecia el empuje pasivo total:

2h

F2b

)WW(eReFM htwwv ⋅−⋅+−⋅+⋅=

NF

A

A’

O

pmáx

pmín

Rw

Fv

Fh

W

Wt

b

NF

h

F

β


MUROS EN L (CTE)Las tres ménsulas, en alzado, zarpa y talón, se calcularán como empotradas en su arranque

El alzado se comprueba con el empuje de Rankine. La zarpa y talón bajo las cargas gravitatorias y la reacción del terreno.

Se suelen mantener las armaduras de las secciones críticas (salvo muros muy altos)


MUROS DE CONTRAFUERTES (CTE)

Las placas verticales entre contrafuertes o las horizontales en el talón, pueden calcularse como placas empotradas en tres lados

Los contrafuertes en trasdós se dimensionan para las tracciones correspondientes a los empujes sobre la placa vertical.

La zarpa se calcula como

un voladizo.


MUROS DE SÓTANO (CTE)Están arriostrados por los forjados y trabajan como placas apoyadas o empotradas.

La suelen calcular para el empuje en reposo.

Hay que añadir como acciones la solicitación de los forjados intermedios y la compresión de los soportes

Una parte importante de los empujes horizontales se equilibran contra los forjados y solera.

La reacción de los forjados sobre el muro, es una variable más en los cálculos.

Suele hacerse la hipótesis simplificada de considerar un reparto uniforme de presiones bajo el cimiento

El cálculo estructural para dos o más niveles de forjado se puede asimilar a una viga continua.

Se suele considerar el muro indefinido en dirección longitudinal.


MUROS DE SÓTANOAcciones:

Empujes:Sobrecarga: E1 = Ko·q·H a ½ HPeso tierras: E2 = ½ Ko·γ·H2 a 1/3 H

Cargas verticales:Axil de pilares, NPesos: Nm, Nt, Nc

Empujes de forjados o suelo: T1, T2

Ecuaciones (Incógnitas Rv, T1, T2):Equilibrio de fuerzas:

Rv = ΣNT1+ T2 = E1+ E2

Momentos sobre centro de la base:T1* H = ΣEi ·ei+ ΣNj · ejLos ej son positivos si están a la derecha de la vertical que pasa por Rv

Comprobaciones:Hundimiento: Rv / B < padmDeslizamiento: T2 < (Rv · tgδ+c* ·B) / F

qN

T1

E1

E2

Nm

Nc

H

B

Nt

T2

Rv


RELLENO DEL TRASDÓS

Selección del relleno en el trasdós:Debe considerar la influencia del agua, hinchamiento ...Los rellenos arcillosos provocan movimientos progresivos del muro hacia delante.Lo ideal son suelos GP, GW, SP, SW (< 5% finos)Bastaría con una cuña en el trasdós (60º inclinación)Los rellenos deben ser compactados, no en exceso

RELLENO GRANULAR

60º


DRENAJE DEL TRASDÓSLos empujes pueden triplicarse si no hay o no funciona el sistema de drenaje

El control de las presiones del agua en el trasdós se consigue con sistemas adecuados de drenaje:

Drenes verticales (material granular, hormigón poroso) en toda la altura del muro o parte de ellaLáminas drenantesDrenes inclinadosTapices drenantes horizontales a uno o varios nivelesDrenes horizontales a través del rellenoDrenes longitudinales en la base o talud del rellenoMechinales en contacto directo con el relleno

Consideraciones generales:El mejor sistema consiste en una cuña de relleno granular filtranteTodos los sistemas deben tener fácil evacuación del agua, evitando su acumulación en el trasdós


DRENAJE DEL TRASDÓS

LOS MECHINALES Presenta algunos problemas: requiere filtro o dren interior al rellenoCaracterísticas:

• Diámetro o lado no inferior a 10 cm• Separación horizontal no debe ser superior a 3 m• Lo más bajos posible, disponiendo además otra hilada a 1,50 m

sobre la hilada inferior, para prever la obstrucción• Como mínimo, un mechinal por cada 4 m2 de muro• En muros de contrafuertes, al menos 2 mechinales por panel• Deberían preverse los empujes debidos a una saturación parcial

del relleno• En el contacto entre mechinal y trasdós se colocará un filtro de

grava gruesa de 0,40 x 0,40 x 0,30 m, para evitar la erosión interna del material de relleno y la colmatación del mechinal.

• Debe evitarse la infiltración de agua por la superficie del relleno, mediante un manto de arcilla o pavimentos poco permeables, con fácil drenaje por gravedad y con cunetas o sumideros


JUNTAS EN MUROS

TIPOS DE JUNTAS:DILATACIÓN:

• La distancia no será superior a 30 m• Se recomienda una separación no superior a 3 veces la altura• La abertura de las juntas de dilatación será de 2 a 4 cm

RETRACCIÓN:• Con armaduras pasantes y que predeterminan la rotura• La separación entre estas juntas será de 8 a 12 m

OTRAS: Cambios de sección, singularidades (escaleras, rampas de carga, etc), para diferenciar tramos contiguos del muro, ...

Las juntas y productos de relleno deben ser estancas

Se evitará el paso de armaduras a través de las juntas de dilatación.


IMPERMEABILIZACIÓN

En muros de sótano bajo el nivel freático hay que evitar la entrada de agua en el intradós:

JUNTAS ESTANCAS:Elemento de PVC, plástico ...Se disponen durante el hormigonado.

IMPERMEABILIZACIÓN EXTERNA:Funciona mejor que la internaMortero/Tabique + Pintura/LáminaEl producto debe ser resistenteHay que estudiar su envejecimiento

IMPERMEABILIZACIÓN INTERNA:Se suele dejar “cámara” y canaleta

LÁMINA O PINTURA

TABIQUE O MORTERO

PROTECCIÓN INTERIOR

TABIQUE (CÁMARA)

CANALETA DE

RECOGIDA


CONSTRUCCIÓN (CTE)

La excavación del cimiento debe efectuarse con cuidado para no alterar las características geotécnicas del suelo

Las excavaciones provisionales o definitivas deben hacerse de modo que se eviten movimientos en las tierras, especialmente en el caso de muros por bataches

En el caso de suelos permeables que requieran agotamiento del agua para realizar las excavaciones, ésta se mantendrá durante toda la duración de los trabajos

El agotamiento debe realizarse de tal forma que no comprometa la estabilidad de los taludes o de las obras vecinas

Las juntas de hormigonado y los procesos de hormigonado, vibrado y curado se efectuarán con los criterios definidos en la Instrucción EHE


CONTROL DE CALIDAD (CTE)

Los elementos de contención de hormigón cumplirán las especificaciones de la EHE.

En el caso de presencia de aguas ácidas, salinas, o de agresividad potencial se tomarán las oportunas medidas.

No se permitirá la presencia de sobrecargas cercanas a las cimentaciones si no se han tenido en cuenta en el proyecto.

Se debe vigilar la presencia de vías de agua.

Si se producen movimientos excesivos, se observará la cimentación y el terreno circundante, los elementos resistentes verticales y las redes de agua potable y saneamiento, para conocer la causa del fenómeno.

Es importante controlar los elementos de impermeabilización y el material de relleno del trasdós

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