Empuje de tierra: EMPUJE DE SUELOS SOBRE MUROS RÍGIDOS Un aspecto esencial para la comprobación de un muro, con sus condiciones de contorno, es la estimación de los empujes (activos y pasivos) en función de la configuración del propio muro, de las características y condiciones del terreno y de las acciones que le afecten según el caso. En los apartados siguientes se explicarán las diferentes teorías de obtención de empujes (activos y pasivos) con distintas posibilidades en cuanto a condiciones de contorno así como Planteamientos específicos según tipologías estructurales varias. Para definir el empuje de los suelos sobre las estructuras de retención, podemos decir en forma general, que en ellos se involucran todos los problemas que se le presentan al ingeniero para determinar las tensiones en la masa del suelo que actúan sobre una estructura. En este apunte daremos las nociones básicas para poder calcular los empujes laterales de los suelos contra las estructuras. Como primera medida debemos decir que el tipo de empuje depende, tanto de la naturaleza del suelo como del tipo de estructura, ya que se trata de un problema de interacción entre ambos. La mecánica de suelos se basa en varias teorías para calcular la distribución de tensiones que se producen en los suelos y sobre las estructuras de retención. Cronológicamente, Coulomb (1776) fue el primero que estudió la distribución de tensiones sobre muros. Posteriormente, Rankine (1875) publicó sus experiencias, y por último y ya en el siglo XX se conoce la teoría de la cuña, debida a varios autores, pero especialmente a Terzaghi. Teoría de Coulomb: Otra teoría que tiene aplicación práctica es la de Coulomb, completamente diferente a la de Rankine en cuanto a su enfoque. En 1776, el ingeniero militar francés Charles-Augustin de Coulomb introduce una simplificación importante para calcular el empuje: supone que la superficie de rotura se produce en el suelo, no a través de líneas sino de planos. La falla se produciría entonces a través de un plano potencial de rotura, lo cual no es cierto de acuerdo a lo ya explicado, pero permite calcular con rapidez el empuje. Por lo tanto, la teoría de Coulomb permite calcular problemas en los cuales el paramento no es vertical, y la superficie de relleno tiene cualquier forma. Introduce la superficie de rotura plana, y estudia el problema como el equilibrio de una cuña del suelo que falla, limitada de un lado por el paramento, y del otro por una superficie plana.
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Empuje de tierra:
EMPUJE DE SUELOS SOBRE MUROS RÍGIDOS
Un aspecto esencial para la comprobación de un muro, con suscondiciones de contorno, es la estimación de los empujes (activos ypasivos) en función de la configuración del propio muro, de lascaracterísticas y condiciones del terreno y de las acciones que leafecten según el caso. En los apartados siguientes se explicarán las diferentes teorías deobtención de empujes (activos y pasivos) con distintas posibilidadesen cuanto a condiciones de contorno así como Planteamientos específicos según tipologías estructurales varias.
Para definir el empuje de los suelos sobre las estructuras deretención, podemos decir en forma general, que en ellos se involucrantodos los problemas que se le presentan al ingeniero para determinarlas tensiones en la masa del suelo que actúan sobre una estructura. En este apunte daremos las nociones básicas para poder calcular losempujes laterales de los suelos contra las estructuras. Como primeramedida debemos decir que el tipo de empuje depende, tanto de lanaturaleza del suelo como del tipo de estructura, ya que se trata deun problema de interacción entre ambos. La mecánica de suelos se basa en varias teorías para calcular ladistribución de tensiones que se producen en los suelos y sobre lasestructuras de retención. Cronológicamente, Coulomb (1776) fue elprimero que estudió la distribución de tensiones sobre muros.Posteriormente, Rankine (1875) publicó sus experiencias, y por últimoy ya en el siglo XX se conoce la teoría de la cuña, debida a variosautores, pero especialmente a Terzaghi.
Teoría de Coulomb: Otra teoría que tiene aplicación práctica es la de Coulomb,completamente diferente a la de Rankine en cuanto a su enfoque. En1776, el ingeniero militar francés Charles-Augustin de Coulombintroduce una simplificación importante para calcular el empuje:supone que la superficie de rotura se produce en el suelo, no a travésde líneas sino de planos. La falla se produciría entonces a través deun plano potencial de rotura, lo cual no es cierto de acuerdo a lo yaexplicado, pero permite calcular con rapidez el empuje. Por lo tanto,la teoría de Coulomb permite calcular problemas en los cuales elparamento no es vertical, y la superficie de relleno tiene cualquierforma. Introduce la superficie de rotura plana, y estudia el problemacomo el equilibrio de una cuña del suelo que falla, limitada de unlado por el paramento, y del otro por una superficie plana.
La resolución es por tanteos, buscando cual de todas las superficiesplanas posibles conduce por ejemplo el empuje activo máximo queconstituye el valor más desfavorable.
El lado BC corresponde a la superficie de rotura. Se conoce el peso (W) en magnitud, posición (centro de gravedad de la cuña) y dirección (vertical).
Que se separa el terreno. El método de Coulomb permite analizar esteproblema (estimar, por ejemplo, la profundidad de terreno afectada),pero es más fácil plantearlo mediante el método de Rankine
La cohesión es, pues, un factor de mejora del comportamiento delterreno, pero si al final no se acaba desarrollando nos deja del ladode la inseguridad. Dado que con frecuencia es difícil estimar suefecto de forma adecuada, es habitual despreciarla, quedando del ladode la seguridad.
Carga arbitraria
Si la carga aplicada en la superficie del terreno no es uniforme (cargavariable, carga puntual,
La ley de empujes no resulta lineal. A pesar de ello, el método deCoulomb, que es de una potencia significativa, puede aplicarse paraestimar los empujes producidos dividiendo el trasdós en sub tramos (másexactitud a mayor número de divisiones) y obteniendo de este modo lascuñas de rotura de los sub muros definidos (Figura 7.2.8) y losdiferentes centros de gravedad de las distintas distribuciones de empujeresultantes.
Este procedimiento es largo de realizar y por ello resulta más sencilloutilizar las distribuciones semiempíricas que se presentan más adelantepara estimar los sobre empujes producidos por cargas exterioresarbitrarias
Acción del agua
El agua, y concretamente las presiones intersticiales que genera, tieneuna gran importancia en la estabilidad de las estructuras de contención.El efecto del agua, en particular tras periodos de fuertes lluvias, puedegenerar incrementos significativos de los empujes e inestabilizar a lasestructuras de contención. En general, puede considerarse tresestrategias distintas en relación con este tema:
Asegurar un buen drenaje en el trasdós a lo largo de la vida útil de laestructura de contención de forma que las presiones intersticiales nolleguen a generarse.
Impermeabilizar en superficie en la zona de afección de la estructura de contención y reconducir al agua de forma que no llegue a introducirse en el terreno.
Calcular la estructura de contención teniendo en cuenta el posible efecto del agua en el trasdós.
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