MECANICA DE SUELOS

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
SECCIÓN DE POSTGRADO
Dr. ZENÓN AGUILAR BARDALES
CENTRO PERUANO JAPONÉS DE INVESTIGACIONES
SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES - CISMID
PRINCIPIOS DE SUELOS
REFORZADOS Y PROPIEDADES
DEL SISTEMA DE DISEÑO

2. CONTENIDOCONTENIDO
• ESTRUCTURAS DE CONTENCIÓN
• TIPOS DE ESTRUCTURAS DE CONTENCIÓN
• CONCEPTOS DE SUELOS REFORZADOS
• INTERACCIÓN SUELO-REFUERZO
UTILIZANDO CONCEPTOS NORMALIZADOS
• PROPIEDADES DE LA INGENIERÍA BASADOS
EN LA EXPLORACIÓN Y PRUEBAS DE CAMPO
• PROPIEDADES ESTRUCTURALES DE DISEÑO

3. ESTRUCTURAS DE CONTENCIESTRUCTURAS DE CONTENCIÓÓNN
• Puede definirse como estructura de contención, a
cualquier obra capaz de contener o soportar las
presiones laterales (empujes de tierra) generadas
por un talud vertical o próximo de la vertical.
• En el caso de un deslizamiento de tierra el muro
ejerce una fuerza para contener la masa inestable y
transmite esa fuerza hacia la cimentación o zona de
anclaje fuera de la masa susceptible de moverse.
• Para garantizar su estabilidad debe evitarse las
deformaciones excesivas o movimientos de la
estructura de contención o del suelo a su alrededor.

4. TIPOS DE ESTRUCTURAS DE CONTENCITIPOS DE ESTRUCTURAS DE CONTENCIÓÓNN
• MUROS MASIVOS RÍGIDOS
• MUROS MASIVOS FLEXIBLES
• SUELOS REFORZADOS
• ESTRUCTURAS ANCLADAS
• ESTRUCTURAS ENTERRADAS

5. MUROS MASIVOS RÍGIDOS:
Estructuras rígidas, generalmente de concreto, las
cuales no permiten deformaciones importantes. Se
apoyan sobre suelos competentes.
TIPOS:
- Concreto armado
- Concreto simple
- Concreto ciclópeo

6. MUROS EM FORMA DE T INVERTIDA Y L CONTRAFUERTES
CONCRETO ARMADO CONCRETO SIMPLE CONCRETO CICLÓPEO

8. MUROS MASIVOS FLEXIBLES
Se adaptan a los movimientos. Su efectividad depende
de su peso y de la capacidad de soportar deformaciones
importantes sin que se rompa su estructura.
TIPOS:
- Gaviones
- Cribas
- Llantas
- Empedrados
GAVIONES

9. MAMPOSTERÍA DE PIEDRA
CRIBAS
LLANTAS

12. SUELOS REFORZADOS
Constituido de la combinación de dos materiales:
- Suelo, con capacidad de resistencia a la compresión,
- Elementos de refuerzo, generalmente geosintéticos,
con capacidad de resistencia a la tracción.
Internamente deben su resistencia principalmente, al
refuerzo y externamente actúan como estructuras
masivas por gravedad.
Permite construirse sobre fundaciones débiles y tolera
asentamientos diferenciales. Se requiere espacio
disponible superior al de cualquier otra estructura de
contención.

13. TIPOS DE SUELOS REFORZADOS:
- Refuerzo con tiras metálicas
- Refuerzo con geotextiles
- Refuerzo con mallas

14. TIERRA ARMADA
GEOGRILLA

15. TERRAMESH VERDE
Maccaferri 1979
TERRAMESH SYSTEM
Maccaferri 1979

17. ESTRUCTURAS ENTERRADAS
Son estructuras esbeltas, las cuales generalmente
trabajan empotradas en su extremo inferior.
Internamente están sometidas a esfuerzos de flexión y
cortante.
TIPOS:
- Tablestacas
- Pilas o caisons
- Pilotes
- Muros pantalla

18. MURO PANTALLATABLESTACADOSLÍNEA DE ESTACAS
TABLESTACAS PILAS O CAISONS PILOTES

20. ESTRUCTURAS ANCLADAS
En las estructuras ancladas generalmente se colocan
varillas o tendones de acero en las perforaciones
realizadas con taladro, posteriormente se inyectan con
un cemento. Los anclajes pueden ser pretensados para
colocar una carga sobre un bulbo cementado o pueden
ser cementados simplemente sin colocarles carga
activa.
TIPOS:
- Anclaje y pernos individuales
- Muros anclados
- Nailing (Rootpiles)

21. PERNOS MUROS ANCLADOS NAILING
ESTRUCTURA ANCLADA - PANELES O LOSAS

22. ESTRUCTURA ANCLADA - VIGAS RETICULADAS

24. Selección del tipo de estructura de contención
Factores que deben tenerse en cuenta para seleccionar el tipo
de muro de contención:
a. Localización del muro de contención propuesto, su posición
relativa con relación a otras estructuras y la cantidad de
espacio disponible.
b. Altura de la estructura propuesta y topografía resultante.
c. Condiciones del terreno y agua freática.
d. Cantidad de movimiento del terreno aceptable durante la
construcción y la vida útil de la estructura, y el efecto de
este movimiento en muros vecinos, estructuras o servicios.
e. Disponibilidad de materiales.
f. Tiempo disponible para la construcción.
g. Apariencia.
h. Vida útil y mantenimiento

25. Diseño de muros
Un diseño adecuado para un muro de contención debe considerar
los siguientes aspectos:
a. Los componentes estructurales del muro deben ser capaces de
resistir los esfuerzos de corte y momento internos generados por
las presiones del suelo y demás cargas.
b. El muro debe ser seguro contra un posible volcamiento.
c. El muro debe ser seguro contra un desplazamiento lateral.
d. Las presiones no deben sobrepasar la capacidad de soporte del
piso de fundación.
e. Los asentamientos y distorsiones deben limitarse a valores
tolerables.
f. Debe impedirse la erosión del suelo por debajo y adelante del
muro, bien sea por la presencia de cuerpos de agua o de la
escorrentía de las lluvias.
g. Debe eliminarse la posibilidad de presencia de presiones de agua
detrás del muro.
h. El muro debe ser estable a deslizamientos de todo tipo.

26. Procedimiento
En el proceso de diseño del muro se debe proceder a:
a. Escoger el tipo de muro a emplearse.
b. Dibujar a escala la topografía en perfil de la sección típica
del muro.
c. Sobre la topografía dibujar un diagrama "tentativo"
supuesto del posible muro.
d. Conocidas las propiedades de resistencia del suelo y
escogida la teoría de presiones a emplearse, calcular las
fuerzas activa y pasiva y su punto de aplicación, de
acuerdo al ángulo de fricción del suelo y la topografía
arriba del muro. Para paredes posteriores inclinadas se
recomienda en todos los casos calcular las presiones con
la teoría de Coulomb.

27. Procedimiento
e. Calcular los factores de seguridad así:
- Factor de seguridad contra el volcamiento.
- Factor de seguridad contra el deslizamiento
f. Si los factores de seguridad no cumplen los requerimientos
deben variarse las dimensiones y repetir los pasos
anteriores. Si son satisfactorios se procederá con el diseño.
g. Calcular las presiones sobre el piso y el factor seguridad
contra capacidad de soporte.
h. Calcular los asentamientos generados y si es necesario
ampliar la base del muro.
i. Diseñar los sistemas de protección contra:
- Socavación o erosión en el pie.
- Presencia de presiones de agua detrás del muro.
j. Finalmente deben calcularse los valores de los esfuerzos y
momentos internos para proceder a reforzar o ampliar las
secciones del muro, de acuerdo a los procedimientos
estandarizados de la Ingeniería estructural.

28. DIMENSIONAMIENTO DE MUROS DE RETENCIÓN

29. REVISIREVISIÓÓN DE VOLCAMIENTON DE VOLCAMIENTO

30. ∑
∑=
O
R
volteo
M
M
FS )(
)3/(
654321
)(
HCOSP
MMMMMM
FS
a
volteo
′
+++++
=
α
0.2)( ≥volteoFS
REVISIREVISIÓÓN DE VOLCAMIENTON DE VOLCAMIENTO

31. REVISIÓN POR DESLIZAMIENTO A LO LARGO DE LA BASE

32. ∑
∑
′
′
=
d
R
ntodeslizamie
F
F
FS )(
22tan cf +′= φστ
pR PBcVF ++=∑ ∑′ 22tan)( φ
α
φ
cos
tan)( 22
)(
a
p
ntodeslizamie
P
PBcV
FS
++
=
∑
α
φ
cos
)tan()( 2221
)(
a
p
ntodeslizamie
P
PcBkkV
FS
++
=
∑
2
1
Donde k1 y K2 están en el rango de
3
2
a
REVISIÓN POR DESLIZAMIENTO A LO LARGO DE LA BASE

33. REVISIREVISIÓÓN DE CAPACIDAD DEN DE CAPACIDAD DE
CARGA DE LA CIMENTACICARGA DE LA CIMENTACIÓÓNN

34. Recomendaciones para el diseño de
muros
a. Es deseable que la carga en la base esté concentrada
dentro del tercio medio para evitar esfuerzos de tracción.
b. Para el volcamiento en muros permanentes se debe
especificar un factor de seguridad de 2.0 o mayor.
c. Para el deslizamiento se debe especificar un factor de
seguridad de 1.5 o mayor.
d. El análisis estructural es similar al de una viga con cargas
repartidas.
e. Debe conocerse previamente al diseño, el tipo de suelo
que se empleará en el relleno detrás del muro. En ningún
caso se deben emplear suelos expansivos.

35. Presiones inducidas por sismos
Se deben diseñar los muros para resistir cargas sísmicas
especialmente en los siguientes casos:
a. Estribos de puentes para carreteras y ferrocarriles.
b. Muros que soportan estructuras de alto riesgo, tales como
estaciones eléctricas, acueductos, etc.
c. Muros en voladizo que retienen materiales saturados en los cuales
se pueden generar presiones altas de poro en los sismos.
La carga sísmica mínima de diseño para los muros debe ser
aquella especificada como una fuerza equivalente a una
aceleración horizontal de acuerdo a la Normas Sísmicas de cada
país. Para estructuras especiales se recomienda hacer una
análisis de amenaza sísmica donde se debe incluir el sismo de
diseño, los fenómenos de amplificación y las aceleraciones
resultantes.