Muros apuntes i

MUROS: APUNTES
Del libro: Suelos Fundaciones y Muros.
Ing. María G. Fratelli. Y “Análisis y diseño de
muros de contención de concreto armado”
prof: Rafael Torres (ULA)
2016
Ing. Rubén J. González P.

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ING. RUBEN J. GONZALEZ P.
MUROS
DE
CONTENCION

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INTRODUCCION: los muros de contención o sostenimiento de tierras
cumplen la función de soportar el empuje temporal o permanente del suelo,
cuando las condiciones naturales no permiten que la masa adopte su talud normal.
El diseño de los muros de contención estables y seguros debe cumplir las
siguientes condiciones:
 El muro debe ofrecer la necesaria resistencia estructural para soportar
las solicitaciones debidas a los empujes impuestos.
 El muro debe cumplir los requisitos necesarios para evitar el
volcamiento y el deslizamiento por efecto de las cargas horizontales o
inclinadas aplicadas sobre él.
 No deben superarse los valores admisibles de asentamientos bajo la
presión del muro en el suelo de fundación, ni su falla por superar los
esfuerzos limites.
Desde el punto de vista estructural, todo muro debe ser resistente para
soportar las cargas debidas a los empujes, las fuerzas gravitacionales y las
reacciones del suelo y sus deformaciones serán limitadas. Además, los muros
permanecerán estables bajo cualquier combinación posible de las cargas
exteriores actuantes. Permanecer estable significa que no deben moverse. Existen
tres formas de movimiento de un muro:
 Horizontal, por deslizamiento.
 Vertical, por asentamiento.
 Rotacional, por volcamiento.
Si bien es imposible que un muro permanezca absolutamente inmóvil bajo la
acción de las cargas actuantes y el peso propio, apoyado sobre un suelo elástico,
su diseño debe asegurar el correcto funcionamiento y estabilidad, minimizando al
máximo estos movimientos, para mantenerlos dentro de los valores admisibles, de
modo que la estructura no pierda funcionalidad. La figura 15.1 muestra algunos
tipos de muros de contención, usuales en la práctica.

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Los muros pueden constituir una única obra, como en el caso de construirse
un muro para sostener un talud, o ser complemento de otra obra, como es el caso
de la construcción de un sótano para el estacionamiento subterráneo de vehículos
en una edificación. En otras palabras, pueden, puedes ser múltiples los casos
donde se hace necesario la construcción de un muro, y en cada caso particular
deberá hacerse el respectivo estudio que determinara el tipo de muro que debe
utilizarse así como sus respectivas dimensiones, la cantidad y tamaño del refuerzo
de acero (si es que lo lleva), de tal forma que no se produzca colapso o falla y así
la obra pueda tener la estabilidad y seguridad necesaria para su normal
funcionamiento sin riesgo de ningún tipo.

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DIFERENTES TIPOS DE MUROS DE CONTENCION:
Los muros de contención de tierras pueden clasificarse en los siguientes
grupos:
De concreto normal.
MUROS DE GRAVEDAD
De concreto ciclópeo.
MUROS DE SEMIGRAVEDAD
De gaviones.
Sacos de suelo-cemento.
MUROS DE GRAVEDAD De tierra armada.
Y FRICCION De geotextiles.
Tipo crib-wall.
De mampostería.
MUROS EN CANTILÉVER.
MUROS EN CONTRAFUERTE.
MUROS COLADOS.
MUROS DE PILOTES.
TABLESTACADOS.
MUROS DE CONCRETO PROYECTADO.
MUROS DE SÓTANOS DE EDIFICIOS.
MUROS DE HIELO.
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C
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Muros de gravedad: los muros de gravedad como su nombre lo indica,
dependen de su peso para lograr la estabilidad.
Son grandes masas de concreto normal o ciclópeo, de perfil rectangular o
trapezoidal, y no llevan armadura de refuerzo, pues en ninguna de sus secciones
se supera el esfuerzo admisible a tracción del concreto. Su altura generalmente es
de 5 o 6 metros.
Los muros de gravedad pueden ser de concreto normal o ciclópeo y suelen
construirse con perfiles diferente, según se muestra en la figura 15.4, según la
inclinación de sus paramentos interno y externo. En general se prefiere dar al
paramento exterior una cierta inclinación, pues si no, cualquier giro leve del muro
debido a los empujes, lo hace lucir fuera de plomada.
Dadas las dimensiones de la masa de concreto de estos muros, las cargas
actuantes producen solo esfuerzos de pequeña magnitud, por lo cual se suele
utilizar concreto de baja calidad en su construcción (con f´c = 140 kg/cm2
).
En el análisis de los muros se deben tomar en cuenta el peso propio del
muro, los empujes laterales del suelo y las cargas gravitacionales del peso de la
tierra de relleno.
Cuando los muros de gravedad están formados por piedras, bloques, tierra
compacta, con planchas metálicas intercaladas, sacos apilables con material de

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relleno etc. Tanto las cargas gravitacionales como las de fricción cumplen un papel
importante en la estabilidad del muro, los cuales en consecuencia se conocen por
muros de gravedad y fricción simultaneas.
Partes:
Muros de semigravedad: son muros intermedios entre los de gravedad y
los cantiléver. Algo más esbeltos que los primeros, pueden soportar una limitada
tracción, por lo cual se debe disponer la armadura mínima de refuerzo para
resistirla.

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Muros en Cantiléver: son siempre de concreto armado, y el fuste actúa
como un gran volado empotrado en la base, para resistir el empuje del suelo. Su
perfil por lo general es en forma de “L” o “T” invertida, y su estabilidad depende en
gran parte del peso de la tierra apoyando sobre su pie. Cuando la altura de los
muros cantiléver supera los 7 u 8 metros, es preferible diseñarlos con
contrafuertes que alivianan las solicitaciones de flexión y corte en el fuste de los
muros en voladizo. La determinación de las cargas y empujes que actúan sobre el
muro cantiléver se obtienen de forma similar al caso de los muros de gravedad,
pero como se diseñan en concreto armado, se aplicaran cargas mayoradas y
teoría de resistencia límite.
Se analizaran los volados que forman el muro, como miembros estructurales
independientes entre si, empotrados respectivamente en el plano central de la
unión. El diseño se realiza generalmente por tanteos, comenzando con las
dimensiones iniciales indicadas en la figura. Colocados internamente, los
contrafuertes actúan como tensores, y externamente como puntales.
Estos muros por lo general son económicos para alturas menores de 10
metros, para alturas mayores, los muros con contrafuertes suelen ser más
económicos.
La forma más usual es la llamada “T”, que logra su estabilidad por el ancho
de la zapata, de tal manera que la tierra colocada en la parte posterior de ella,
ayuda a impedir el volcamiento y lastra el muro aumentando la fricción suelo-muro
en la base, mejorando de esta forma la seguridad del muro al deslizamiento.
Estos muros se diseñan para soportar la presión de tierra, el agua debe
eliminarse con diversos sistemas de drenaje que pueden ser barbacanas
colocadas atravesando la pantalla vertical, o sub-drenajes colocados detrás de la
pantalla cerca de la parte inferior del muro. Si el terreno no está drenado
adecuadamente, se puede presentar presiones hidrostáticas no deseables.

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La pantalla de concreto en estos muros son por lo general relativamente
delgadas, su espesor oscila alrededor de (1/10) de la altura del muro, y depende
de las fuerzas cortante y momentos flectores originados por el empuje de tierra. El
espesor de la corona debe ser lo suficientemente grande para permitir la
colocación del concreto fresco, generalmente se emplean valores que oscilan
entre 20 y 30 cm.

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Muros con contrafuertes: Los contrafuertes son uniones entre la pantalla
vertical del muro y la base. La pantalla de estos muros resiste los empujes
trabajando como losa continua apoyada en los contrafuertes, es decir, el refuerzo
principal en el muro se coloca horizontalmente, son muros de concreto armado,
económicos para alturas mayores a 10 metros.
Los contrafuertes pueden ubicarse en la parte interior del muro, conectando
el fuste con el talón, por lo cual quedan sumergidos en el suelo contenido, o bien
se colocan en la parte exterior del muro, uniendo el fuste con la puntera. En el
primer caso soportan grandes tracciones y en el segundo, una fuerte compresión.
Los contrafuertes dividen el muro en placas o paneles, formando un conjunto
hiperestáticamente vinculado, soportando los empujes del suelo.
En la figura se muestra una vista parcial de un muro con contrafuertes, tanto
la pantalla como los contrafuertes están conectados a la losa de fundación. Los
contrafuertes se pueden colocar en la cara interior de la pantalla en contacto con
la tierra o en la cara exterior donde estéticamente no es muy conveniente.
Los muros con contrafuertes representan una evolución de los muros en
voladizo, ya que al aumentar la altura del muro aumenta el espesor de la pantalla,
este aumento de espesor es sustituido por los contrafuertes; la solución conlleva
un armado, encofrado y vaciado más complejo.

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Drenajes: En la práctica se ha observado que los muros de contención fallan
por una mala condición del suelo de fundación y por un inadecuado sistema de
drenaje. Determinar cuidadosamente la resistencia y compresibilidad del suelo de
fundación, así como el estudio detallado de los flujos de agua superficiales y
subterráneos son aspectos muy importantes en el proyecto de muros de
contención.
Cuando parte de la estructura del muro de contención se encuentra bajo el
nivel freático, bien sea de manera ocasional o permanente, la presión del agua
actúa adicionalmente sobre él. En la zona sumergida la presión es igual a la suma
de la presión hidrostática más la presión del suelo calculada con la expresión más
conveniente de empuje efectivo, de manera que la presión resultante es
considerablemente superior a la obtenida en la condición de relleno no sumergido.
Esta situación ha sido ignorada por muchos proyectistas y es una de las causas
de falla más comunes en muros de contención. En consecuencia resulta más
económico proyectar muros de contención que no soporten empujes hidrostáticos,
colocando drenes ubicados adecuadamente para que canalicen el agua de la
parte interior del muro a la parte exterior, tal como se muestra en las figura.
En condiciones estables de humedad, las arcillas contribuyen a disminuir el
empuje de tierra, sin embargo, si estas se saturan, generan empujes muy
superiores a los considerados en el análisis. Por esta razón es conveniente
colocar material granular (φ>0) como relleno en los muros de contención.
Las estructuras sumergidas o fundadas bajo el nivel freático, están sujetas a
empujes hacia arriba, denominado sub-presión. Si la sub-presión equilibra parte
del peso de las estructuras, es beneficiosa ya que disminuye la presión de
contacto estructura-suelo, pero si la sub-presión supera el peso de estructura, se
produce una resultante neta hacia arriba la cual es equilibrada por la fricción entre
las paredes de la estructura y el suelo. Esta fricción puede ser vencida
inmediatamente al saturarse el suelo, produciendo la emersión de la estructura.

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Estabilidad: el análisis de la estructura contempla la determinación de las
fuerzas que actúan por encima de la base de fundación, tales como empuje de
tierra, peso propio, peso de la tierra de relleno, cargas y sobrecargas con la
finalidad de estudiar la estabilidad al volcamiento y deslizamiento, así como el
valor de las presiones de contacto.
El peso propio del muro: esta fuerza actúa en el centro de gravedad de la
sección, y puede calcularse de manera fácil subdividiendo la sección del muro en
áreas parciales sencillas y de propiedades geométricas conocidas.
La presión que la tierra ejerce sobre el muro que la contiene mantiene una
relación directa con el desplazamiento del conjunto, en el estado natural si el muro
no se mueve se dice que existe presión de reposo; si el muro se mueve
alejándose de la tierra o cede, la presión disminuye hasta una condición mínima
denominada presión activa. Si el muro se desplaza contra la tierra, la presión sube
hasta un máximo denominado presión pasiva.
El diseño suele empezar con la selección de dimensiones tentativas para
luego verificar la estabilidad de esa configuración. Por conveniencia, cuando el
muro es de altura constante, puede analizarse un muro de longitud unitaria, de no
resultar la estructura seleccionada satisfactoria, se modifican las dimensiones y se

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efectúan nuevas verificaciones hasta lograr la estabilidad y la resistencia
requerida.
En un muro pueden fallar las partes individuales por no ser suficientemente
fuertes para resistir las fuerzas que actúan, para diseñar contra esta posibilidad se
requiere la determinación de espesores y refuerzos necesarios para resistir los
momentos y cortantes.
En el caso de muros de contención de concreto armado, se puede emplear
los procedimientos comúnmente utilizados para dimensionar y reforzar, que son
estipulados por el Código ACI, o por la Norma Venezolana 1753-2006 para el
proyecto y construcción de obras en concreto estructural.
Juntas: Existen dos tipos de juntas, de construcción y de dilatación.
Durante la construcción de los muros de contención, el gran volumen de
concreto requerido no se puede colocar en una sola colada, este proceso hay que
hacerlo por etapas, generando juntas de construcción verticales y horizontales,
que deben ser previstas. En este caso la superficie que deja la junta de
construcción debe ser rugosa, con salientes y entrantes, de tal manera que se
incremente la fricción en los planos en contacto, procurando garantizar la
continuidad del material. En la figura se muestran algunas juntas de construcción
en muros de contención.
Los cambios de temperatura originan dilataciones y contracciones que hacen
que el concreto se fisure y agriete. Las juntas de dilatación o de expansión, son
utilizadas para disminuir la fisuración y el agrietamiento en el concreto como
consecuencia de los cambios de temperatura ambiental y de la retracción del
concreto. Estas juntas son necesarias si no se provee al muro de suficiente acero
de refuerzo de temperatura y de retracción.

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Se acostumbra rellenar las juntas con materiales elásticos de flexibilidad
permanente, de tal manera que la junta se pueda abrir y cerrar sin presentar
resistencia alguna, impidiendo además el paso de la humedad a través de ella.
La norma AASHTO 2002, establece que se deben colocar juntas de
contracción a intervalos que no deben exceder los 9,15 m (30 pies) y para juntas
de expansión no se debe exceder los 27,45 m (90 pies) para muros de gravedad o
de concreto armado. En la figura se muestran juntas de dilatación en muros de
contención. En nuestro país es práctica común colocar juntas de dilatación a
intervalos de 10 m, no excediéndose de 25 m entre juntas.

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Evaluación del empuje de tierras: Los muros son estructuras cuyo principal
objetivo es el de servir de contención de terrenos naturales o de rellenos
artificiales. La presión del terreno sobre el muro está fundamentalmente
condicionada por la deformabilidad de éste.
Para la evaluación del empuje de tierras deben tomarse en cuenta diferentes
factores como la configuración y las características de deformabilidad del muro,
las propiedades del relleno, las condiciones de fricción suelo-muro, de la
compactación del relleno, del drenaje así como la posición del nivel freático.
La magnitud del empuje de tierras varía ampliamente entre el estado activo y
el pasivo dependiendo de la deformabilidad del muro. En todos los casos se debe
procurar que el material de relleno sea granular y de drenaje libre para evitar
empujes hidrostáticos que pueden originar fuerzas adicionales no deseables.
Las presiones laterales se evaluarán tomando en cuenta los siguientes
componentes:
a) Presión estática debida a cargas gravitatorias: La presión estática
puede ser de reposo o activa:
Empuje de Reposo: Cuando el muro o estribo está restringido en su
movimiento lateral y conforma un sólido completamente rígido, la presión
estática del suelo es de reposo y genera un empuje total “E0” , aplicado en el
tercio inferior de la altura.
Empuje Activo: Cuando la parte superior de un muro o estribo se mueve
suficientemente como para que se pueda desarrollar un estado de
equilibrio plástico, la presión estática es activa y genera un empuje total
“Ea”, aplicada en el tercio inferior de la altura.

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b) Presión forzada determinada por el desplazamiento del muro contra
el relleno.
Empuje Pasivo: Cuando un muro o estribo empuja contra el terreno se
genera una reacción que se le da el nombre de empuje pasivo de la tierra
“Ep”, la tierra así comprimida en la dirección horizontal origina un aumento
de su resistencia hasta alcanzar su valor límite superior “Ep”, la resultante
de esta reacción del suelo se aplica en el extremo del tercio inferior de la
altura.
c) Incremento de presión dinámica originado por el efecto sísmico.
Nota: salvo algunas excepciones debidamente fundamentadas, los
muros se calculan siempre para el empuje activo.

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PREDIMENSIONADO:
Muros por gravedad (según Frattelli)

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Muros en Cantiléver (según Torres B “ULA”)

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Muros en Cantiléver (según Frattelli)

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Muros colados: los muros colados son paredes verticales de concreto
armado, impermeables, empotradas en el subsuelo, y capaces de contener los
taludes, permitiendo realizar una excavación en seco de hasta 35 o 40 metros de
profundidad.
Estos muros pueden soportar fuerzas axiales, cargas horizontales y
momentos flectores. Cuando su altura es considerable, se deben anclar o
apuntalar en puntos discretos, de modo de asegurar su estabilidad y eficiencia.
Los muros colados se construyen mediante la excavación sucesiva de zanjas
utilizando un excavadora especial que consiste en un cucharon hidráulico de
almeja, cortante, incorporado a una grúa, guiado por una barra telescópica tipo
“Kelly”, la cual se acciona mecánicamente, de modo de asegurar la alineación y
verticalidad de la ejecución.
Se comienza la operación construyendo un murito guía en concreto armado,
de 0,50 por 1 metro de profundidad, el cual permite orientar el cucharon en cada
extracción, y a medida que se ejecuta la perforación se va llenando continuamente
el hueco con lodo bentonitico, evitando así la descompresión del suelo.
Este lodo bentonitico mantiene estable la excavación por la presión
hidrostática ejercida, al tiempo que provoca una reacción química que
impermeabiliza las paredes del suelo. Cuando la perforación alcanza la
profundidad deseada, se desarena el lodo, limpiándolo de suelo y escombros que
puedan haber caído al fondo, y se colocan unos tubos de encofrado en ambos
extremos de la excavación, para lograr una buena junta machihembrada del
concreto entre los sucesivos paneles.
A continuación se introducen las mallas soldadas de acero dentro del lodo y
hasta el fondo de la excavación, centrándolas con ayuda de una grúa, y
colocándoles separadores para que no queden en contacto con las paredes. El
hormigonado se realiza vaciando el concreto a través de un tubo metalico roscado,
que se hace descender hasta el nivel inferior de la zanja, sumerguiendolo en el
lodo. El concreto debe ser de buena calidad, y se le agrega fluidificante para

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facilitar la operación, cuidando siempre que la boca de descarga del tubo de
vaciado permanezca dentro del concreto fresco, hasta llenar totalmente el panel.
Muros de Pilotes: Se denomina pilote a un elemento constructivo utilizado
para cimentación de obras, que permite trasladar las cargas hasta un estrato
resistente del suelo, cuando este se encuentra a una profundidad tal que hace
inviable, técnica o económicamente, una cimentación más convencional mediante
zapatas o losas.

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