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Title: Estudio de viabilidad de la disminución del empuje horizontal sobre los muros de contención por medio del aligeramiento del material de lleno
Authors: Schmidt Escobar, Susana
Adviser: Mesa Mejía, Ana María
Keywords : Muros de contención
Empuje horizontal
Sustitución del lleno
Material aligerante
Arcilla expandida
Retaining wall
Lateral earth pressure
Backfill replacement
Lightweight aggregate
Expanded clay
Issue Date: 2018
Publisher: Universidad EIA
Abstract: La geotecnia es considerada una de las áreas más complejas de la ingeniería civil debido al alto nivel de incertidumbre en cuanto al suelo y su comportamiento. Existen exigencias en proyectos actuales que debido a su complejidad y magnitud demandan un mejor desempeño de las estructuras de contención frente a condiciones técnicas y económicas. Condiciones que requieren evaluar alternativas y validar nuevos materiales para determinar una óptima relación costo-beneficio. Los muros de contención son estructuras rígidas que buscan contener masas de tierra que no logran tener una estabilidad propia por diferentes razones. En repetidas ocasiones, son demandadas por la topografía del terreno para la posible realización de corredores viales. Debido a que dichas estructuras representan un gran porcentaje de los costos de un proyecto, en este trabajo se evaluó la posibilidad de disminuir los costos. Más específico, reduciendo el empuje horizontal sobre los muros por medio de la sustitución de material de lleno. Se estudiaron los muros más convencionales, en voladizo y de gravedad. El área de innovación de la empresa Constructora Conconcreto S.A. busca constantemente idear materiales y procesos que promuevan el desarrollo de materiales sostenibles y aumenten la productividad en la construcción. Uno de sus materiales innovadores es la arcilla expandida, también conocida por su nombre “Livitek”. Teniendo la arcilla expandida una densidad menor a la del suelo, material tradicional de lleno de un muro de contención, se estudió la viabilidad de que “Livitek” sea el material aligerante sustituto. Para determinar la viabilidad de la propuesta, se plantearon siete fases: primero, planteamiento del problema, definición del objetivo general y específicos. Segundo, vigilancia tecnológica (para la contextualización, antecedentes y marco de referencia). Tercero, determinación bases para el diseño de la estructura. Cuarto, diseño y modelo en Microsoft Excel de los muros de contención según el material (suelo y arcilla expandida) y el empuje horizontal ejercido en cada caso (voladizo y gravedad, con y sin sobrecarga). Quinto, evaluación limitaciones y ventajas del empleo del material aligerante. Sexto, análisis financiero y cuadro de sensibilidad, y séptimo, conclusiones y recomendaciones. Como resultado del ejercicio se concluye que, gracias a la baja densidad del “Livitek” 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, se redujo el volumen de concreto y la cantidad de acero requerida para su construcción. La reducción en costos se obtuvo únicamente a partir de cierta altura efectiva de muro. Se encontró que, en los muros más bajos, la disminución en costos de materiales no alcanzaba a cubrir los costos de la elaboración del lleno. Sin embargo, es un material innovador que se justifica utilizar, permite soluciones técnicas y económicas bajo ciertas condiciones.
Abstract (English): The subject of geotechnics is considered one of the most complex areas of civil engineering due to the high level of uncertainty regarding the soil and its behavior. There are demands in current projects that due to their complexity and magnitude, request a better performance of the retaining structures in terms of technical and economic conditions. Conditions that require evaluating alternatives and validating new materials to determine an optimal cost-benefit ratio. Retaining walls are rigid structures used for supporting the soil mass that cannot have their own stability for different reasons. On several occasions, the topography of the land demands the construction of complementary civil works, such as retaining walls in order to construct road corridors. Because of the high costs that represent these structures in a civil work, the possibility of reducing them is assessed in this study. More specific, it is achieved by decreasing the lateral earth pressure acting on the wall by replacing the backfill with a lightweight aggregate. The most common walls were studied, cantilever and gravity walls. The innovation area of the company “Constructora Concreto S.A.” is constantly looking for solutions that promote the development of sustainable materials and increase productivity in the construction area. One of these innovative materials produced by the company is expanded clay, also known by its name “Livitek”. Since the expanded clay has a lower density than the soil, the traditional backfill material, this research studies the viability of replacing the backfill material with the product “Livitek”. In order to determine the viability of the proposal, seven phases were considered: first, approach to the problem, general and specific objective definition. Second, information research. Third, determination of the bases required for the design of the structure. Fourth, design and model in Microsoft Excel according to the backfill material (soil and expanded clay) and the lateral earth pressure produced in each case (cantilever and gravity wall, with and without overload). Fifth, limitations and advantages evaluation of implementing the lightweight aggregate as backfill material. Sixth, financial analysis and sensitivity chart, and seventh, conclusions and recommendations. It is concluded that, thanks to the low density of “Livitek”, a reduction of the lateral earth pressure was achieved. This resulted in a decrease in the sections of the elements and in the amount of reinforcement without compromising the functionality and stability of the structure. Consequently, a reduction in the volume of concrete and in the amount of steel required for its construction was achieved. On the other hand, the reduction in costs was only obtained from a certain effective wall height. It was found that in the lower walls, the decrease in material costs was not enough to cover the costs of the backfill with “Livitek”. However, it is an innovative material that is justified to use, it allows technical and economic solutions under certain conditions.
Description: 151 páginas
URI: http://repository.eia.edu.co/handle/11190/2195
Citation: Schmidt Escobar, S. (2018). Estudio de viabilidad de la disminución del empuje horizontal sobre los muros de contención por medio del aligeramiento del material de lleno (Trabajo de grado). Recuperado de: http://repository.eia.edu.co/handle/11190/2195
Location: CIVI0523
Appears in Collections:Ingeniería Civil

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