UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL INVESTIGACIÓN FORMATIVA EMPUJE DEL SUELO SOBRE EL MURO DE CONTENCION, AV. LOS EUCALIPTOS-SHANCAYAN, 2023 ESTUDIANTE ROSAS CARAPO, Juber Marcial CICLO: VII CURSO: MECANICA DE SUELOS II Huaraz - Ancash - Perú 2024 Contenido Introducción ................................................................................................................... 3 Capítulo I: Planteamiento del Problema ........................................................................ 4 1.1. Descripción de la Realidad Problemática......................................................... 4 1.1.1. Problema general ....................................................................................... 4 1.1.2. Hipótesis general ........................................................................................ 4 1.2. Objetivos .......................................................................................................... 4 1.2.1. Objetivo General ........................................................................................ 4 1.2.2. Objetivos Específicos................................................................................. 4 1.3. Justificación ...................................................................................................... 5 Capitulo II: Marco Teórico ............................................................................................ 5 2.1. Antecedentes del Problema .............................................................................. 5 2.1.1. Internacionales ........................................................................................... 5 2.1.2. Nacionales .................................................................................................. 8 Anexo ........................................................................................................................... 10 Introducción En la actualidad la creación de muros de contención es muy requerido debido a la inestabilidad de los taludes que se deben a la topografía del terreno o a las condiciones a las que esta expuesto, si estos están mal diseñados como por ejemplo en el detalla de los aceros que resisten momentos y fuerzas cortantes o no se tuvo en cuenta alguna propiedad del suelo por efecto de la gravedad el empuje del suelo genera grietas o fisuras en el muro. 3 Capítulo I: Planteamiento del Problema 1.1. Descripción de la Realidad Problemática En la actualidad los muros de contención son las más requeridas en caso de que se requiera retener un terreno en deslizamiento por efecto del empuje del suelo o el peso del mismo, se hace el deseño con todas las propiedades y parámetros del suelo o relleno a la cual va estar soportando el muro de contención, en ciertos casos después de realizarse el proceso constructivo ocurren fallas por diversos factores tales como error en el diseño, incremento de cargas las cuales no estaban en el diseño, etc. estos ocasionan que el muro sea un peligro inminente para quienes lo usan poniendo en peligro sus vidas. 1.1.1. Problema general ¿De qué manera el empuje del suelo afecta el muro de contención, av. los eucaliptosshancayan? 1.1.2. Hipótesis general Las fuerzas actuantes son mayores que las fuerzas resistentes estos que generan fisuras y grietas en el muro de contención. 1.2. Objetivos 1.2.1. Objetivo General Determinar el empuje que afecta la estabilidad del muro en la av. Los EucaliptosShancayan 2024. 1.2.2. Objetivos Específicos ➢ Describir la falla en el muro de contención. ➢ Verificar la estabilidad y factor de seguridad del muro de contención. ➢ Estudiar el asentamiento del terreno. ➢ Encontrar alternativas de solución a la falla en el muro. 4 1.3. Justificación Este trabajo de investigación es importante por que la inestabilidad de taludes que sostiene el muro de contención cuando colapsa genera muchas perdidas y económicas a nivel nacional, el aporte de esta investigación es teórica que va a servir para identificar las causas, recomendar soluciones y también servirá como antecedente para futuras investigaciones del tema. Capitulo II: Marco Teórico 2.1.Antecedentes del Problema 2.1.1. Internacionales EMPUJE DEL SUELO Escobar (2018), realizo una investigación titulada “estudio de viabilidad de la disminución del empuje horizontal sobre los muros de contención por medio del aligeramiento del material de lleno”. La investigación tuvo como objetivo Evaluar la viabilidad técnica y económica de sustituir el material de lleno tradicional en muros de contención de gravedad y en voladizo por arcilla expandida concluyendo que, gracias a la baja densidad se logró una disminución del empuje horizontal ejercido sobre la estructura. Un menor empuje que se tradujo en una disminución de las secciones transversales del muro y de la cuantía de refuerzo sin comprometer su funcionalidad y estabilidad. Por consiguiente, que se redujo el volumen de concreto y la cantidad de acero requerida para su construcción. Lavalle (2013), en su libro titulado “Problemas de empuje de suelos sobre estructuras de soporte”, que tiene como objetivo proporcionar diferentes metidos para calcular los empujes de suelos como lo son los métodos de Rankine y Coulomb con diferentes estratos de suelo con presencia de nivel freático, con sobrecargas distintas que representan a distintas realidades y también con cargas dinámicas como lo son los sismos en una dirección y bidireccionales, 5 también muestra el criterio para dimensionar el muro de contención para posteriormente verificar su estabilidad verificando los factores de seguridad a los diferentes ítems de criterio como lo son la de chequeo al volteo, al deslizamiento, a la capacidad de carga, esta última que se calcula con la fórmula de Terzaghi. Murrillo & Cahuana (2019), en su artículo de investigación titulada “determinación experimental del empuje activo contra muros de contención que sufren traslación y rotación respecto al TOPE” plantearon como objetivo la determinación experimental de la distribución de la presión lateral activa, de un suelo granular contra un muro de contención rígido que sufre traslación horizontal y rotación respecto al tope menciona que la metodología utilizada fue medir la presión que fue llevada a cabo utilizando celdas de carga como sensores, siendo las variables la densidad relativa del relleno y la rugosidad del paramento. Los resultados experimentales obtenidos condujeron a la conclusión general de que los suelos sueltos muestran una distribución lineal, y los suelos densos una distribución no lineal. Particularmente, la distribución de la presión lateral de un relleno denso contra un muro que se traslada horizontalmente. MURO DE CONTENCION Camacho & Sánchez (2018), realizaron una investigación titulada “Propuestas estructurales para la sustitución del muro de contención colapsado debido al empuje del suelo en la calle de las cruces, barrio tucuso, cantón mejía, provincia de pichincha” explicaron que encontraron dos soluciones técnicas para el muro colapsado. La primera es un muro en voladizo, el cual es un muro de hormigón armado con geometría adecuada, capaz de resistir los empujes del relleno; La segunda opción es un muro en contrafuerte que tiene características 6 similares al muro en voladizo, pero que incorpora delgadas losas de concreto a lo largo de toda su longitud separados en intervalos regulares. Concluyendo que la falla del mismo se debe a que la tipología del muro no es la adecuada, ya que desde el punto de vista estructural el uso de mampostería no es el óptimo para resistir el empuje del relleno sobre la estructura. Gómez (2013), en su proyecto de tesis titulada “Metodología de diseño y cálculo estructural para muros de contención con contrafuertes en el trasdós” menciona que los muros de contención pueden resistir cualquier tipo de esfuerzos y empujes siendo casi la única solución a la inestabilidad de tierras que a estas influyen muchos factores como la topografía del terreno, estructura del suelo y las propiedades del suelo, Como metodología tuvo como predimensionar el muro de contención para luego modelarlo en un programa con los diferentes propiedades del suelo con todos sus detalles concluyendo que el tipo de muro con contrafuertes más adecuado, se puede considerar como aquel con los contrafuertes en el trasdós, esto dependiendo de las circunstancias del terreno, que no pueden ser generalizadas razón por la cual recomendamos esta opción subjetiva mente. Maretinez (2009), en su tesis titulada “Diseño de muros de contención sector la aguada comuna de corral” realizada en valdivia- chile que tuvo como objetivo Solucionar los problemas de estabilidad de taludes del sector de la Aguada con una metodología que indica lo siguiente Escoger el tipo de muro a emplearse, Dibujar a escala la topografía en perfil de la sección típica del muro, Conocidas las propiedades del suelo y escogida la teoría de presiones a usarse, se deben calcular las fuerzas activa y pasiva, su punto de aplicación y dirección, Calcular los factores de seguridad por capacidad de carga, deslizamiento y volcamiento. Si los factores de 7 seguridad no satisfacen los requerimientos deben variarse las dimensiones supuestas y repetir los pasos anteriores. Concluyendo que se optó por los muros de contención en voladizo, ya que otros métodos no son posibles de desarrollarse en la zona. 2.1.2. Nacionales EMPUJE DEL SUELO Ballon & Echenique (2017), en su trabajo de investigación que lleva por título “Análisis de estabilidad de muros de contención de acuerdo a las zonas sísmicas del Perú” que tiene como objetivo determinar el empuje en los muros de contención en voladizo, nos dicen que se determinó los empujes de los rellenos del suelo, para el empuje sísmico, utilizó un método descriptivo basado en la teoría Mononobe-Okabe y llegó a la conclusión de que la influencia del sismo genera un mayor dimensionamiento del muro para poder cumplir las verificaciones por estabilidad con los factores de seguridad requeridos y que para tener mayor precisión en análisis sísmico, se recomienda utilizar el mapa de iso-aceleraciones en lugar de los valores dados por la norma. López (2017), en su tesis titulado ““Evaluación del Muro de Contención en la avenida Arequipa, pueblo joven La Primavera, Chimbote 2017 – Propuesta de Mejora” planteo como objetivo general evaluar el estado actual del muro de contención en la avenida Arequipa del pueblo joven La Primavera, tuvo una metodología que consiste en primero evaluó el estado del muro para luego calcular el empuje pasivo y activo para analizar el factor de seguridad al volteo y al deslizamiento para posteriormente modelarlo en un programa e analizar también la estabilidad del muro, concluyendo que se determinó los parámetros patológicos que presenta 8 el muro de contención, siendo el primer tramo del muro el más afectado debido a las sobrecargas que existe en la parte superior del muro, generando la contracción del concreto que tiene como consecuencia a las fisuras y grietas MUROS DE CONTENCIÓN Castro (2019) en su tesis titulada “Evaluación de muros de contención para estabilización de taludes como propuesta ante la vulnerabilidad sísmica” nos dice que el área en que se suscribe su trabajo de investigación es el AA. HH. Bellavista ubicado en la parte alta del distrito de Independencia, en la ciudad de Lima, y que los pobladores han situado sus viviendas en las laderas de los cerros cuya topografía está formada por laderas con pendiente van de los 20° hasta los 37° con muros de contención en donde el empuje del suelo genera derrumbes por volteo, y concluyendo que los parámetros patológicos que presenta el muro de contención, son las sobrecargas que existe en la parte superior del muro, generando la contracción del concreto que tiene como consecuencia a las fisuras, grietas en casos derrumbes de los muros. Rivera & Mamani (2018), en su proyecto de tesis titulada “ análisis y modelamiento en muros de contención de concreto armado, mediante el uso del programa plaxis 2d en la carretera hv-101 km.28+950 salcabamba – huancavelica – Perú” que tuvo como objetivo “Realizar el análisis y modelamiento de muros de contención de concreto armado mediante el uso del programa Plaxis 2D” con una metodología uso de programas para el modelamiento de muros como lo es el plaxis, en el desarrollo de la investigación en donde para su diseño del muro usan teorías o métodos que se encuentran en la norma peruana como son el Predimensionamiento y las verificaciones al volteo, deslizamiento y a la capacidad de carga, posteriormente modelarlo en un programa como el plaxis 2D. 9 Anexo Ing. Ahí le presento mis trabajos que no le presente, el titulo si lo presente, usted me mando a corregir por problemas familiares que tuve ya no lo presente, por favor reviselo y considéreme el trabajo. 10 FORMULACIÓN DEL TITULO 1. AQP A: Av. Los eucaliptos Q: Muro P: Empuje del relleno (Inestabilidad) 2. CCA CAUSA ➢ Sobrecarga de los vehículos que circulan por la pista ➢ Fuertes lluvias ➢ La topografía del terreno ➢ Falla por gravedad del terreno ➢ Presencia del nivel Freático ➢ Tipo de suelo en el relleno ➢ Empuje del suelo CONSECUENCIA ➢ Peligro inminente para los transeúntes ➢ Perdidas Económicas ➢ Bloqueo a los automóviles que circulan como sobrecarga. ➢ Peligro de derrumbe del muro sobre las viviendas que se encuentran debajo del muro. APORTE ➢ Proponer métodos de solución ➢ Servir como antecedente para futuras investigaciones sobre el muro ➢ Concientizar a la población que habita debajo del muro sobre el peligro de derrumbe. ➢ Llamada de atención a las autoridades encargadas sobre el peligro del muro. Para diseños descriptivos el título de la investigación es: CCA + AQP Causa + AQP: C+P+Q+A Consecuencia + AQP: C+P+Q+A Aporte + AQP: A+P+Q+A Por lo tanto, tenemos como título de la investigación: Empuje del suelo sobre el muro de contención, av. los eucaliptosshancayan, 2023 MATRIZ DE CONSISTENCIA TITULO: Empuje del suelo sobre el muro de contención, av. los eucaliptos-shancayan, 2023 DISEÑO A EMPLEAR PROBLEMAS Problema general.¿De qué manera el empuje del suelo afecta la muro de contención, av. los eucaliptosshancayan?. OBJETIVOS Objetivo general.- Determinar el empuje que afecta la estabilidad del muro en la av. Los Eucaliptos-Shancayan. HIPOTESIS Hipotesis general.- VARIABLE E INDICADOR 1. Hipotesis general.Variable Independiente(X): X1: Empuje del suelo Las fuerzas cuantes son mayores Indicadores: que las fuerzas resistentes . Variable Dependiente(Y): Y1: Muro de contención Problemas específicos.- Objetivos específicos.- Hipotesis específicos.- ¿El muro de Contencion Determinar las fuerzas actuantes y El factor de seguridad al voteo 1) tiene un factor de seguridad 1) las fuerzas resistente en el muro de 1) es menor que 1 que genera mayor a 1 ?. contención. . grietas. ¿Qué tipo de falla ocure en Describir la falla que ocurre en el el suelo que genera el El plano de falla es a 45° en el 2) 2) suelo que genera empuje al mjuro de 2) empuje al muro de suelo. contención. . contención?. El numero de estratos en el terreno es 1. Tipo de Investigación: Descriptiva Diseño de Investigación: Diseño cuanlitativo Descriptivo Correlacional Transversal 2. Hipotesis específicos.Ambito de estudio: X1: Indicador: Fuerzas Actuantes Método de estudio Poblacion: X2: Indicador: Fuerzas Resistentes Muros de contención en la cuidad de Huaraz. Muest Un MURO en la av. Los Eucaliptos-Shancayan X3: Indicador: Tipo de Relleno ¿Cuántos estratos hay en el terreno que soporta el muro Describir cuantos estratos existen el 3) 3) 3) de contencion en la av. Los suelo el terreno. eucaliptos?. METODOLOGIA Técnica de recolección de datos: observación directa del estudio ANTECEDENTES 1. Internacionales EMPUJE DEL SUELO Escobar (2018), realizo una investigación titulada “estudio de viabilidad de la disminución del empuje horizontal sobre los muros de contención por medio del aligeramiento del material de lleno”. La investigación tuvo como objetivo Evaluar la viabilidad técnica y económica de sustituir el material de lleno tradicional en muros de contención de gravedad y en voladizo por arcilla expandida concluyendo que, gracias a la baja densidad se logró una disminución del empuje horizontal ejercido sobre la estructura. Un menor empuje que se tradujo en una disminución de las secciones transversales del muro y de la cuantía de refuerzo sin comprometer su funcionalidad y estabilidad. Por consiguiente, que se redujo el volumen de concreto y la cantidad de acero requerida para su construcción. Lavalle (2013), en su libro titulado “Problemas de empuje de suelos sobre estructuras de soporte”, que tiene como objetivo proporcionar diferentes metidos para calcular los empujes de suelos como lo son los métodos de Rankine y Coulomb con diferentes estratos de suelo con presencia de nivel freático, con sobrecargas distintas que representan a distintas realidades y también con cargas dinámicas como lo son los sismos en una dirección y bidireccionales, también muestra el criterio para dimensionar el muro de contención para posteriormente verificar su estabilidad verificando los factores de seguridad a los diferentes ítems de criterio como lo son la de chequeo al volteo, al deslizamiento, a la capacidad de carga, esta ultima que se calcula con la formula de Terzaghi. 1 Murrillo & Cahuana (2019), en su artículo de investigación titulada “determinación experimental del empuje activo contra muros de contención que sufren traslación y rotación respecto al TOPE” plantearon como objetivo la determinación experimental de la distribución de la presión lateral activa, de un suelo granular contra un muro de contención rígido que sufre traslación horizontal y rotación respecto al tope menciona que la metodología utilizada fue medir la presión que fue llevada a cabo utilizando celdas de carga como sensores, siendo las variables la densidad relativa del relleno y la rugosidad del paramento. Los resultados experimentales obtenidos condujeron a la conclusión general de que los suelos sueltos muestran una distribución lineal, y los suelos densos una distribución no lineal. Particularmente, la distribución de la presión lateral de un relleno denso contra un muro que se traslada horizontalmente. MURO DE CONTENCION Camacho & Sánchez (2018), realizaron una investigación titulada “Propuestas estructurales para la sustitución del muro de contención colapsado debido al empuje del suelo en la calle de las cruces, barrio tucuso, cantón mejía, provincia de pichincha” explicaron que encontraron dos soluciones técnicas para el muro colapsado. La primera es un muro en voladizo, el cual es un muro de hormigón armado con geometría adecuada, capaz de resistir los empujes del relleno; La segunda opción es un muro en contrafuerte que tiene características similares al muro en voladizo, pero que incorpora delgadas losas de concreto a lo largo de toda su longitud separados en intervalos regulares. Concluyendo que la falla del mismo se debe a que la tipología del muro no es la adecuada, ya que desde el punto de vista estructural el uso de mampostería no es el óptimo para resistir el empuje del relleno sobre la estructura. 2 Gómez (2013), en su proyecto de tesis titulada “Metodología de diseño y cálculo estructural para muros de contención con contrafuertes en el trasdós” menciona que los muros de contención pueden resistir cualquier tipo de esfuerzos y empujes siendo casi la única solución a la inestabilidad de tierras que a estas influyen muchos factores como la topografía del terreno, estructura del suelo y las propiedades del suelo, Como metodología tuvo como predimensionar el muro de contención para luego modelarlo en un programa con los diferentes propiedades del suelo con todos sus detalles concluyendo que el tipo de muro con contrafuertes más adecuado, se puede considerar como aquel con los contrafuertes en el trasdós, esto dependiendo de las circunstancias del terreno, que no pueden ser generalizadas razón por la cual recomendamos esta opción subjetiva mente. Maretinez (2009), en su tesis titulada “Diseño de muros de contención sector la aguada comuna de corral” realizada en valdivia- chile que tuvo como objetivo Solucionar los problemas de estabilidad de taludes del sector de la Aguada con una metodología que indica lo siguiente Escoger el tipo de muro a emplearse, Dibujar a escala la topografía en perfil de la sección típica del muro, Conocidas las propiedades del suelo y escogida la teoría de presiones a usarse, se deben calcular las fuerzas activa y pasiva, su punto de aplicación y dirección, Calcular los factores de seguridad por capacidad de carga, deslizamiento y volcamiento. Si los factores de seguridad no satisfacen los requerimientos deben variarse las dimensiones supuestas y repetir los pasos anteriores. Concluyendo que se optó por los muros de contención en voladizo, ya que otros métodos no son posibles de desarrollarse en la zona. 3 2. Nacionales EMPUJE DEL SUELO Ballon & Echenique (2017), en su trabajo de investigación que lleva por título “Análisis de estabilidad de muros de contención de acuerdo a las zonas sísmicas del Perú” que tiene como objetivo determinar el empuje en los muros de contención en voladizo, nos dicen que se determinó los empujes de los rellenos del suelo, para el empuje sísmico, utilizó un método descriptivo basado en la teoría Mononobe-Okabe y llegó a la conclusión de que la influencia del sismo genera un mayor dimensionamiento del muro para poder cumplir las verificaciones por estabilidad con los factores de seguridad requeridos y que para tener mayor precisión en análisis sísmico, se recomienda utilizar el mapa de iso-aceleraciones en lugar de los valores dados por la norma. López (2017), en su tesis titulado ““Evaluación del Muro de Contención en la avenida Arequipa, pueblo joven La Primavera, Chimbote 2017 – Propuesta de Mejora” planteo como objetivo general evaluar el estado actual del muro de contención en la avenida Arequipa del pueblo joven La Primavera, tuvo una metodología que consiste en primero evaluó el estado del muro para luego calcular el empuje pasivo y activo para analizar el factor de seguridad al volteo y al deslizamiento para posteriormente modelarlo en un programa e analizar también la estabilidad del muro, concluyendo que se determinó los parámetros patológicos que presenta el muro de contención, siendo el primer tramo del muro el más afectado debido a las sobrecargas que existe en la parte superior del muro, generando la contracción del concreto que tiene como consecuencia a las fisuras y grietas 4 MUROS DE CONTENCIÓN Castro (2019) en su tesis titulada “Evaluación de muros de contención para estabilización de taludes como propuesta ante la vulnerabilidad sísmica” nos dice que el área en que se suscribe su trabajo de investigación es el AA. HH. Bellavista ubicado en la parte alta del distrito de Independencia, en la ciudad de Lima, y que los pobladores han situado sus viviendas en las laderas de los cerros cuya topografía está formada por laderas con pendiente van de los 20° hasta los 37° con muros de contención en donde el empuje del suelo genera derrumbes por volteo, y concluyendo que los parámetros patológicos que presenta el muro de contención, son las sobrecargas que existe en la parte superior del muro, generando la contracción del concreto que tiene como consecuencia a las fisuras, grietas en casos derrumbes de los muros. Rivera & Mamani (2018), en su proyecto de tesis titulada “ análisis y modelamiento en muros de contención de concreto armado, mediante el uso del programa plaxis 2d en la carretera hv-101 km.28+950 salcabamba – huancavelica – Perú” que tuvo como objetivo “Realizar el análisis y modelamiento de muros de contención de concreto armado mediante el uso del programa Plaxis 2D” con una metodología uso de programas para el modelamiento de muros como lo es el plaxis, en el desarrollo de la investigación en donde para su diseño del muro usan teorías o métodos que se encuentran en la norma peruana como son el A Predimensionamiento y las verificaciones al volteo, deslizamiento y a la capacidad de carga, 9L posteriormente modelarlo en un programa como el plaxis 2D. 5
