Presión lateral de tierras y muros de contención
Clasificación por su función:
Sostenimiento
Contención
Recubrimiento
Clasificación por su comportamiento:
Estructuras rígidas: Cumplen las funciones de sostenimiento, contención y revestimiento. Ejemplo: Muros de contención
Estructuras fleibles:Cumplen sus funciones deform!ndose. Ejemplo: "ablestacados, Muros pantalla
Estructuras rígidas a.
Muros de gravedad: #asta $.% m de altura
b.
Muros de semigravedad: #asta &.% m de altura
c.
Muros en Cantilever o en voladi'o: #asta (.% m
d.
Muros con contrafuertes: alturas mayores de (.% m
e.
Muros en tierra armada
Estructuras flexibles a.
"ablestacas: su estabilidad se deriva del anclaje )ue se desarrolla en la parte enterrada *antallas precoladas o prefundidas: se utili'an muc#o en ecavaciones para sótanos.
b.
*antallas precoladas o prefundidas: ampliamente utili'ado en ecavaciones para sótanos.
Terminología
Diseño de muros
•
"opografía del sitio
•
Sobrecargas del muro
•
"ipo de muro y predimensionamiento
•
C!lculo de empujes
•
+n!lisis de estabilidad -S volcamiento, -S desli'amiento, -S por capacidad de soporte del suelo
•
/ise0o estructural de cada uno de los elementos
•
/ise0o de los drenajes
•
C!lculo de los asentamientos
Fuerzas actuantes sobre un muro de contención para el anlisis de estabilidad
1.
2 : peso del muro aplicado en el centro de gravedad
3.
2s : peso del suelo actuante sobre l a pata
$.
Ea : Empuje activo
&.
Ep : Empuje pasivo
4.
Reacción del suelo en la base
5.
-: reacción al desli'amiento -6 f 7 S-v %.38f8 %.5, para arcillas y gravas respectivamente
Factores de seguridad
Clculo de los empu!es
9a magnitud de los empujes depende de:
• •
•
"ipo y condiciones del suelo. Estado de resistencia del suelo. Reposo o o +ctivo *asivo o "opografía del lleno.
"epaso del coeficiente de empu!e de tierras en reposo:
Cuando #ay agua:
"eoría del empuje de tierras:
Teoría de "#$%&$E
Si se anali'a el elemento a la i')uierda de la barrera: +l comprimirse el suelo σ$ empie'a a aumentar mientras )ue σ1 est! constante y por lo tanto disminuyen los di!metros de los círculos de Mo#r #asta )ue σ1 6σ$ y tengo un punto. σ$ sigue aumentando y por lo tanto σ$ σ1#asta )ue falle el suelo.
Si se anali'a el elemento a la derec#a de la barrera: +l despla'arse la barrera, #ay relajación de esfuer'os y por lo tanto σ$ disminuye #asta alcan'ar la falla.
Entonces: •
Empuje +ctivo: El plano de falla #ace un !ngulo con la #ori'ontal de &4 ; φ<3
Empuje *asivo: El plano de falla #ace un !ngulo con la #ori'ontal de &4 = φ<3 Mediante un an!lisis similar:
Rango usual de valores de >: '
(ranular
Co)esi*o
>p >o >a
$=1& %.&=%.5 %.$$=%.33
1=3 %.&=%.? 1=%.4
/espla'amiento re)uerido para generar presiones activas y pasivas: +uelo
@ranular Co#esivo
Estado de esfuerzos
Desplazamiento necesario
+ctivo *asivo +ctivo *asivo
%.%%1 # %.%4 # %.%%& # %.%4 #
Casos especiales de la teoría de "#$%&$E
1. Superficie del lleno inclinada:
3. Sobrecarga uniformemente distribuida:
Teoría de C,-.,/0
Supuestos: • Superficie de falla plana. • Considera fricción suelo=muro. • /educción para suelo sin co#esión. Caso +ctivo:
*olígono de fuer'as: d
6
!ngulo de fricción suelo = muro
AC
6
superficie de falla
-
6 Resultante de fuer'as sobre AC si es inclinada, mayor f respecto a la normal al plano AC
16 B% = ) = d 2 = 90 + θ + δ − β + φ 3=β−φ
-órmula general de CD9MA:
alores de d: /aterial
$4F 3BF=$1F 3&F=3BF 1&F=3&F 1(F=1BF
Roca @ravas y arenas gruesas +rena media limpia, arena gruesa limosa +rena fina 9imos no pl!sticos
/1todo de C-./#$$
Es la solución gr!fica del empuje de tierras de Coulomb. Supuestos: • • •
Eiste fricción suelo=muro. Superficie del lleno con cual)uier inclinación. *ara llenos con cual)uier tipo de carga puntual o distribuida.
*asos del mGtodo de CD9M+HH:
1. 3.
$.
/ibujar a escala el muro y el lleno, y colocar las cargas )ue actIan sobre Gl. /eterminar el !ngulo ψ 6 B% = θ = δ, donde θ es la inclinación de la cara posterior del muro con respecto a la vertical y δ el !ngulo de fricción suelo = muro. /ibujar la línea A/ #aciendo un !ngulo φ con la #ori'ontal.
&.
/ibujar la línea AE )ue #ace un !ngulo y con A/.
4. Considerar aleatoriamente varias superficies de falla. /ibujar las líneas AC1, AC3, AC$, ..., Acn 5. Encontrar las !reas +AC1, +AC3, +AC$, ..., +AC n (. /eterminar el peso de cada cu0a: 21 6 !rea +AC17g71 23 6 !rea +AC37g71 2$ 6 !rea +AC$7g71 2n 6 !rea +ACn7g71
?.
+doptar una escala de cargas conveniente y dibujar los pesos 21, 23, 2$,...,2 n, determinados en el paso anterior sobre la línea A/ Hota: Ac 1621, Ac3623, Ac$62$,..., Ac n62n.
B.
/ibujar c1cJ1, c3cJ3, c$cJ$,..., c ncJn, paralelas a la línea AE. Hota: cJ 1, cJ3, cJ$,..., cJ n est!n locali'adas sobre las líneas AC1, AC3, AC$,..., Ac n, respectivamente.
1%. /ibujar una curva suave a travGs de los puntos cJ 1, cJ3, cJ$,..., cJ n. Esta es la denominada 9KHE+ /E CD9M+HH. 11. /ibujar una tangente a AJ/J a la línea de Culmann )ue sea paralela a A/, denominar cJa al punto de tangencia. 13. /ibujar una línea cacJa paralela a AE. 1$. /eterminar la fuer'a activa por unidad de anc#o de la pared como: *a 6 long cacJa 7 escala de carga 1&. /ibujar la línea AcaJCa. +ACa es la cu0a de falla.
Punto de aplicación de Pa 2m1todo aproximado3:
+ACa: cu0a de falla. : centro de gravedad de la cu0a +ACa
= J :paralela al plano de desli'amiento Ac a J : punto de intersección de la paralela a Ac a con la parte inferior del muro. *a actIa en J inclinada un !ngulo δ con la cara posterior del muro
