Este documento describe el desarrollo de una herramienta de software para el análisis y diseño de muros cantilever en Visual Basic 2008.NET. Explica las etapas de la exposición, la metodología de cálculo, el diagrama de flujo del programa, y la utilización de la herramienta. También describe los factores importantes para el análisis de presiones laterales de tierra, estabilidad, y diseño estructural de muros cantilever.

1. UNIVERSIDAD TECNICA PARTICULAR DE LOJALa Universidad Católica de LojaDESARROLLO DE UNA HERRAMIENTA DE SOFTWARE PARA EL ANÁLISIS Y DISEÑO DE MUROS CANTILIVER EN VISUAL BASIC 2008.NETBYRON GEOVANNY RIVADENEIRA ERAZO

2. ETAPAS DE LA EXPOSICIÓNDESCRIPCION SOBRE LA METODOLOGÍA DE CÁLCULODIAGRAMA DE FLUJO DEL PROGRAMAEXPLICACIÓN SOBRE EL DISEÑO Y PROGRAMACIÓN WEBUTILIZACIÓN DE LA HERRAMIENTA

3. DESCRIPCIÓN DE LA METODOLOGIA DE CÁLCULO IMPORTANCIA MUROS CANTILIVERSe utilizan para contener masas de tierra Los muros de retención proporcionan soporte lateral a taludes verticales o casi verticales de suelo.Se encuentran sometidos a dos tipos de cargas: horizontales (empuje del suelo y sobrecargas) y las verticales (provenientes del peso propio del muro, peso del relleno sobre él y también las sobrecargas).Los muros de retención convencionales se clasifican en:1. Muros de retención de gravedad2. Muros de retención de semigravedad3. Muros de retención en voladizo4. Muros de retención con contrafuertes

4. MUROS CANTILIVER O VOLADIZOConsta de un cuerpo vertical que contiene la tierra y la zapata que lo sostiene, contribuyendo a la estabilidad el relleno por encima del talón.Es económico hasta los 8m de altura.

5. PREDIMENSIONAMIENTO

6. PRESIÓN LATERAL DE TIERRA Sobrecarga Q Peso esp. γ P. de P μ Cohesión C’

7. Los factores que afectan la presión lateral son:Tipo y magnitud de movimiento de los muros

8. Parámetros de resistencia cortante del suelo

9. Peso específico del suelo

10. Condiciones de drenaje en el relleno.OBSERVACIONES.Los suelos ocupan dependiendo su condición una posición entre líquidos y sólidos Suelos y masas granulares pueden tener comportamientos como solidos o como líquidos.La arcilla saturada se convierte prácticamente en un líquido.La cohesión interna mantiene la forma de las arcillas.Es importante la acción hidrostáticaU=𝛾HP=Ko𝛾HKo – coeficiente de presión en reposo del suelo depende del tipo de suelo y la forma de compactaciónLos mejores suelos para relleno son arenas y grabas por su permeabilidad, no pierden estabilidad con el paso del tiempo y no son susceptibles al congelamiento.

11. Por la importancia que tiene la presencia del agua en el suelo trasdós del muro tenemos que tomar en cuenta el drenaje

12. FACTORES IMPORTANTES Angulo de fricción Ø

13. Angulo de inclinación del relleno α

14. Profundidad H

15. Peso específico del suelo del relleno.Ø en suelos no cohesivos se pueden determinar mediante ensayos de laboratorio La resistencia en arenas se nota mediante cohesión y en menor grado por fricción intergranular.PRESION EN REPOSO

16. Para determinar la ubicación de esta fuerza de presión de tierra Po, necesitamos haciendo momentos respecto al fondo del muro.PRESIÓN ACTIVACuando el muro se aleja del relleno, ejerciendo el suelo una presión contra el muro

17. El esfuerzo de tensión en el suelo causará finalmente una grieta a lo largo de la interface del suelo y el muro, esta se llama grieta de tensión y su profundidad se la determina de la siguiente manera:Zc=2C′𝛾KaLos analistas de esta presión fueron principalmente:

18. Los analistas de esta presión fueron principalmente:RANKINEDiseñada especialmente para suelos no cohesivos (arenas y gravas) pero con los respectivos ajustes se puede hacer sin mayor problema para suelos arcillosos cohesivosCOULOMB Esta teoría es más conservadora, las consideraciones que hace Coulomb es que la cuña de falla está constituida por material granular y se toma en cuenta la fricción que hay entre el muro y el suelo trasdós, este ángulo se lo representa con la inicial δ.

19. En el caso de que el relleno sea granular densa el ángulo δ está en los siguientes parámetrosLas fuerzas que actúan sobre esta cuña son las siguientesEl peso de la cuña del suelo

20. La resultante F de las fuerzas cortante y normal a lo largo de BC, la cual esta inclinada un ángulo Ø respecto a la normal del plano BC

21. La fuerza o presión del suelo que esta inclinada δ respecto a la normal del muroPRESIÓN PASIVASi el muro empuja contra el rellenoTEORIAS DE ANÁLISISRANKINE COULOMB

22. PRESIONES DE TIERRA PARA CONDICIONES USUALES DE CARGA1.- Relleno con superficie inclinada αRANKINECOULOMB

23. En el caso de que sean presiones pasivas simplemente cambian los signos de las formulas2.- Relleno con superficie horizontalRANKINE COULOMBEn este caso la fórmula se utiliza la misma que Rankine pues esta se simplifica de la que es cuando el suelo trasdós del muro es inclinada3.- Relleno con superficie horizontal que soporta una carga adicional uniformeAltura de sobrecarga h′=s𝛾RANKINE COULOMBSon las formulas mostradas anteriormente.AFECCIONES DE LAS PRESIONES LATERALES.Por propiedades del suelo

24. Por agua superficial

25. Por las condiciones de drenaje

26. Factores climáticos

27. Otros que no se pueden expresar en fórmulas

28. ESTABILIDAD EXTERNA.Un muro puede fallar por dos maneras diferentes:Las partes individuales pueden no ser suficientemente fuertes para resistir las fuerzas que actúan (ejemplo: el muro se agrieta por presión de tierra).COMO REMEDIAR.Aquí se requiere determinar las dimensiones, espesores, y refuerzo necesario para resistir los momentos y los cortantes (concreto)2. Todo el muro se desplaza por acción de la presión de tierra sin que presente rotura interna.COMO REMEDIAR.Para salvaguardar el muro contra desplazamientos globales o garantizar su estabilidad externa, se necesita consideraciones especiales basadas en las presiones reales de tierras (tan precisas como puedan determinarse).Las presiones de contacto calculadas se comparan con los factores admisibles y los factores globales de seguridad, se evalúan comparando las fuerzas resistentes con las máximas en condiciones de servicio.

29. FALLA VOLCAMIENTO.Se refiere a la posibilidad de volcamiento de todo el muro alrededor del borde delantero, para que esto suceda el momento de volcamiento debe superar al momento estabilizante.

30. FACTOR DE SEGURIDAD POR VOLCAMIENTO ≥ 1.5ΣMo= Suma de los momentos de las fuerzas que tienden a volcar la estructura ΣMR = Suma de los momentos de las fuerzas que tienden a resistir el volteo de la estructura Todo este análisis se hace con respecto al punto CLa altura a la que se aplica es dependiendo que factores influyen pero es como determinar un centro de gravedadCOMO REMEDIARLOAumento dimensión de la base

31. FALLA DESLIZAMIENTOEl muro puede desplazarse globalmente por el empuje de tierra, Este deslizamiento es resistido por fricción entre el suelo y la zapata.Para que no ocurra esto, las fuerzas que resisten al deslizamiento deben exceder aquellas que tienden a generarloFACTOR DE SEGURIDAD POR DESLIZAMIENTO ≥ 1.5ΣF’R = suma de las fuerzas resistentes horizontalesΣFd = Suma de las fuerzas actuales horizontales

32. COMO REMEDIARLOAumento dimensión de la baseColocación de un dienteUtilización de la presión pasiva (solo recomendable si se conoce que este relleno no se va a mover o tienda a erosionarse, necesita mantenimiento para poder contar con esta fuerza adicional).RECOMENDACIONES.El relleno que ejerce presión pasiva debe colocarse o estar antes que el relleno trasdós del muro.

33. FALLA CAPACIDAD DE CARGA RESPECTO A LA BASE.La presión vertical transmitida al suelo por la losa de base del muro de retención debe revisarse contra la capacidad de carga última del suelo.

34. Si el análisis de un diseño muestra que e > B/6, el diseño debe rehacerse y determinar nuevas dimensiones. RECOMENDACIONES.Las condiciones de la ubicación de la resultante no solo reducirán la magnitud de presión de contacto máxima, sino que también impedirá disparidades demasiado grandes en las presiones.FACTOR DE SEGURIDAD POR CAPACIDAD DE CARGA ≥ 3

35. BASE DE DISEÑO ESTRUCTURALConsiste en utilizar los cálculos las presiones reales de tierra, las cargas muertas y vivas de servicio calculadas o estimadas con factores de carga Los factores de seguridad contra volcamiento y deslizamiento se establecen con base en las condiciones para cargas de servicioEl diseño estructural debe ser consistente con los métodos utilizados para todos los demás tipos de elementos que debe basarse, por tanto, en cargas mayoradas que reconozcan la posibilidad de un incremento con respecto a las cargas de servicio Una vez revisada la estabilidad al volcamiento, deslizamiento, presiones de contacto y estando conformes con ellas, se debe verificar que los esfuerzos de corte y de flexión en las secciones críticas de la pantalla y la zapata del muro no sean superiores a los máximos establecidos por las normas. FACTORES DEL CODIGO ACIU=1.4D+1.7L+1.7H

36. VERIFICACION ESFUERZOS DE CORTE PANTALLA El comportamiento que tiene un muro es como un volado empotrado en la baseLas fuerzas laterales aplicadas a la pantalla se calculan usando un factor de carga de 1.7 La resistencia al corte en las secciones transversales exige que la fuerza cortante mayorada sea menor igual que la resistencia a corte nominalDónde:ØVadm=Ø16f′c∗1000(por las unidades)MPa Vu≤ØVadmSi no cumple esta condición se tiene que redefinir las dimensiones de la pantalla (aumentar)

37. VERIFICACIÓN DE LOS ESFUERZOS DE FLEXIÓNSe basa en que el Momento mayoradoen la sección considerada debe ser menor o igual que el Momento Nominal resistente El momento flector de cuerpo disminuye rápidamente al aumentar la distancia desde la parte inferior. Por este motivo en la parte superior se necesita solo refuerzo principal.Recomendación.Se tiene que tomar la mayor cantidad de acero entre los dos valores obtenido con la finalidad de tener la seguridad que sea el acero adecuado para esta sección

38. ACERO HORIZONTAL EN LA PANTALLACARA INTERIOR 1/3(Ash)CARA EXTERIOR 2/3(Ash)ACERO VERTICAL CARA EXTERIOR.