EMPUJE DE SUELOS Estructuras de Contencin de Suelos Estabilidad externa de muros de contencin Teoras de Equilibrio Lmite Teora de Rankine Teora Coulomb Mtodo semiemprico de Terzaghi-Peck

Estructuras de Contencin de Suelos

ExcavacionesEstructuras de Contencin de Suelos Rellenos

Permanentes TemporalesEstructuras de Contencin de Suelos Muros de Contencin: Estabilidad debida a peso propio Muros de Gravedad: Trabajan a compresin Muros Flexibles: Trabajan a flexin

Cortinas: Estabilidad debida a empotramiento y/o anclajes Tablestacas Paredes diafragma

Muros de GravedadMuros de Contencin Generalmente para alturas < 6 m Estabilidad externa por peso propio Estabilidad interna slo por compresin Muros de Piedra argamasada Muros de Hormign simple o ciclpeo Muros de Gaviones Muros Crib Wall

Muro de Gaviones

Muro Crib Wall

Muros de Flexin o CantileverMuros de Contencin Estabilidad externa por peso de relleno Estabilidad interna compresin y traccin Muros de Hormign armado (H < 6 m) Muros de Contrafuertes (H < 10 m) Muros de Hormign pretensado

TablestacasCortinas Estructuras provisorias Madera, metlicas, hormign Estabilidad externa por empotramiento

Muro o Pared DiafragmaCortinas

Estabilidad Externa de Muros de ContencinSe necesita: Superficie de falla Resistencia al corte de suelo Solicitaciones y empujes sobre muroSolicitaciones Actuantes sobre el Muro

Estabilidad Externa de MurosTensiones Excesivas en la FundacinVuelcoAlivio de tensiones horizontalesAumento de tensiones horizontalesDeslizamiento

Incertidumbres en anlisis de estabilidad

Propiedades fsicas y mecnicas del suelo Solicitaciones sobre el muro Variacin de condiciones actuantes (solicitaciones, saturacin, drenaje, etc.)Factor de Seguridad Factor de Seguridad Definido para cubrir incertidumbres, comparando conjunto de solicitaciones que tienden a producir desplazamientos o fallas y conjunto de solicitaciones que tienden a impedirlos Global: aplicado a conjunto de solicitaciones Parcial: aplicado a propiedades de materiales, solicitaciones, variables derivadas de solicitaciones o resistencias

Factor de Seguridad al VuelcoFactores de Seguridad Globales Relacin entre esfuerzos resistentes a desplazamientos (esfuerzos resistentes) y esfuerzos que causan desplazamientos (esfuerzos desestabilizadores o motrices)

Para tener seguridad: suma de esfuerzos resistentes > suma de esfuerzos motrices Factor de Seguridad al Deslizamiento

Factor de Seguridad al Vuelco Ep generalmente no es considerado FSv > 1,5 para arenas FSv > 2 para arcilla Agua en trasds desestabilizadora; agua en extrasds estabilizadora; subpresin en fundacin desestabilizadora

Factor de Seguridad al Deslizamiento Ep generalmente no es considerado FSd > 1,5 para arenas FSd > 2 para arcillas Rn es efectivo Agua en trasds desestabilizadora; agua en extrasds estabilizadoraFactores de Seguridad Globales

Empujes de SueloElemento de suelo sometido a estado tensional geosttico Determinacin de Ko: Ensayos triaxiales especiales Ensayo presiomtrico Frmulas empricasTeora del Equilibrio plstico o Equilibrio lmite

Frmulas empricas de determinacin de KoJaky (1944) para arenasBrooker & Ireland (1965) para arcillas NCMayne & Kulhawy (1981) para arcillas SCUSACE (1989) para casos de relleno inclinado b con horizontal

Valores tpicos de Ko (Winterkorn & Fang, 1975)

Tipo de SueloKoArena suelta saturada0,46Arena densa saturada0,36Arena densa seca (e = 0,6)0,49Arena suelta seca (e = 0,8) 0,64Suelo residual arcilloso compacto0,42 0,66Arcilla limosa orgnica, indeformada y normalmente consolidada0,57Arcilla caolintica, indeformada0,64 0,70Arcilla de origen marino, indeformada y normalmente consolidada0,48Arcilla de alta sensibilidad, normalmente consolidada0,52

Empujes de SueloEmpuje en Reposo (Eo)Empuje Activo (Ea): Empuje mnimo posibleEmpuje Pasivo (Ep): Empuje mximo posibleDistorsin Desarrollo de resistencia al corte

Empujes de Suelos Anlisis en Estado Plstico o Estado Lmite Admitir desplazamiento lateral de muro hasta desarrollo completo de resistencia al corte Teoras de equilibrio plstico o lmite para clculo de empujes de suelo Teora de Rankine (1857) Teora de Coulomb (1776) Clculo de estabilidad para mnimo EaSolucin econmica

No existen tensiones tangenciales entre paramento vertical de muro y el suelo (Muro liso) Superficie de nivel de agua en masa de suelo horizontal Sobrecarga uniformemente distribuida en superficie de terrenoTEORA DE RANKINE (1857) Hiptesis Resistencia al corte de suelo obedece ley de Coulomb Relleno de superficie horizontal Trasds de muro vertical

Teora de RankineshsvshashpReposoActivoPasivotsj

sfs1s3tsjAOBTeora de RankineArena

Empuje de ArenaEmpuje de suelo: integracin de perfil de sh en altura de muro

Teora de RankineArcilla en Condicin DrenadaTensiones conjugadas

Empuje de Arcilla en Condicin DrenadaDistribucin de tensiones horizontales sigue siendo lineal, desplazada valor constante dado por cohesinZona Traccionada

Suelo no soporta tracciones zona fisurada Fisuras pueden llenarse de agua empuje de aguaEmpuje de Arcilla en Condicin Drenada

Altura crtica (HC)Mxima altura terica a la que puede mantenerse un suelo sin soporteEmpuje de Arcilla en Condiciones DrenadasNo se recomienda utilizar esta deduccin terica!

Teora de Rankinej = 0SuOs3s1stEn Tensiones totalesArcilla en Condicin no Drenada

Discusin de la Teora de Rankine Condicin de paramento liso no es real existen tensiones tangenciales entre paramento vertical de muro y suelo superficies de deslizamiento no son planas Estados activos y pasivos responden a niveles de deformacin horizontal diferentes no se alcanzan simultneamente Considerar movilizacin completamente de estado pasivo no es seguro Se utilizan parmetros resistentes para condicin de suelos saturados. En general los suelos del relleno no estn saturados

TEORA DE COULOMB (1776)Hiptesis: Resistencia al corte del suelo obedece ley de Coulomb Cohesin aparente del suelo nula (suelo granular) Hay friccin entre suelo y muro No hay adherencia entre suelo y muro Superficie del terreno puede ser horizontal o inclinada Trasds de muro puede ser vertical o inclinado Superficie de falla supuesta plana (cua de falla) No hay sobrecarga en superficie del terreno Suelo seco o completamente sumergido Permite considerar efectos no previstos por Teora de Rankine

Friccin suelo-muroIncgnitas del problema: magnitudes de Ea y F ngulo (W = f())Teora de Coulomb (1776)Solucin Grfica (polgono de fuerzas)

Solucin Analtica (ecuaciones cardinales de equilibrio de fuerzas)Teora de Coulomb (1776)Tercera ecuacin maximizando Ea: crit

Muro con respaldo vertical (a = 90)Adems superficie horizontal ( = 0) sin friccin entre muro y suelo ( = 0)Coinciden Rankine y CoulombTeora de Coulomb (1776)

j - j - No recomendable Utilizar teoras que consideran superficies de falla curvasTeora de Coulomb (1776)Empuje pasivo

Mtodo de las Cuas de CoulombHiptesis: Resistencia al corte del suelo obedece ley de Coulomb Suelo cohesivo (c > 0) Friccin entre suelo y el muro d > 0 Hay adherencia entre suelo y muro (a) Superficie del terreno puede tener forma irregular Trasds de muro plano, pudiendo ser inclinado Superficie de falla supuesta plana (cua de falla) Puede haber sobrecargas en superficie del terreno Puede existir flujo de agua Masa de suelo uniforme o estratificada

Mtodo de las Cuas de CoulombHcrticaSolucin grfica

Mtodo Semiemprico de Terzaghi Peck (1967)Para casos en que determinacin experimental de parmetros resistentes de suelos no sea posibleH < 6 mFundacin en suelo poco compresibleRelleno construido en suelo compactadoRelleno drenado

5 tipos de suelos:

I. Arena o grava sin finos, de alta conductividad hidrulicaII. Arena o grava limosa, de baja conductividad hidrulicaIII. Suelo residual, constituido de mezclas de gravas, arenas y limos, con tenores visibles de arcilla IV. Arcilla blanda o muy blanda, Limo orgnico o Arcillas limosasV. Arcilla media a dura, protegidos contra la entrada del agua en el suelo de relleno

4 Casos:

1) Superficie de relleno plana, inclinada o no sin sobrecargas2) Superficie de relleno inclinada a partir de corona de muro y horizontal a partir de cierta distancia 3) Superficie de relleno horizontal y sobre ella acta sobrecarga uniformemente repartida4) Superficie horizontal y sobre ella acta sobrecarga lineal paralela a corona de muro y uniformemente distribuida.

Mtodo Semiemprico de Terzaghi Peck (1967)

Caso 1. Superficie de relleno plana, inclinada o no sin sobrecargas

Caso 2

Eh sobre plano vertical que pasa por pie del muro se incrementa uniformemente en:p = C.qq: el valor de sobrecarga uniformemente repartida, en unidades apropiadasCaso 3 Superficie de relleno horizontal con sobrecarga uniformemente repartida

Hoja1

Tipo de rellenoC

I0.27

II0.3

III0.39

IV1

V1

Hoja2

Hoja3

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