Empuje del Suelo en Muros de Contención: Estudio de Ing. Civil

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.
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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
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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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