EMPUJE DE TIERRAS

CURSO: MECANICA DE SUELOS

EMPUJE DE TIERRAS

DEFINICION:

o Se define el empuje de tierras como la acción que ejerce el terreno situado en el trasdós de un muro, sobre este y su cimentación.

o El ingeniero civil debe diseñar estructuras seguras y estables en el tiempo, teniendo en cuenta el nivel de perturbación que sufre el suelo, evaluando su comportamiento y nivel de esfuerzos a los que puede estar sometido.

OBJETIVOS

Conocer el concepto de empuje de tierras. Comprender las aplicación de las teorías de Rankine y la teoría de Coulomb

ESQUEMA DE FALLAS POR DESPLAZAMIENTO Y VOLTEO

FALLAS:• Falla  es una discontinuidad que se

forma por fractura en las rocas de la corteza terrestre.

• La zona de ruptura tiene una superficie generalmente bien definida denominada plano de falla.

TIPOS DE FALLAS

Falla normal o directa: el labio hundido se apoya sobre el plano de falla, mientras que el borde que contiene el suelo queda levantado.

Falla inversa: el labio levantado se apoya sobre el plano de falla, mientras que el borde que contiene el techo queda hundido.

Falla vertical: son una variante de fallas normales o directas en unos casos y de las transversales u horizontales en otros.

Falla rotacional o en tijera: el movimiento se produce por una rotación alrededor de un eje. El salto varía en magnitud a lo largo del plano de falla.

Fallas horizontales, transversales o desgarre: son fallas verticales pero donde los bloques se desplazan en horizontal

Falla de San Andrés

 

A. Esquema de falla por deslizamiento:La falla por deslizamiento es muy peligrosa, más aún cuando se utiliza una sola línea central de refuerzo, porque ante las acciones sísmicas transversales, el muro se inclina sobre uno de sus bordes longitudinales, triturándolo y disminuyendo el área de corte para acciones coplanarias que actúan simultáneamente con las transversales, como se ha reportado en sismos severos

B. Esquema de fallas por volteo o rotación: Es la que se origina por un movimiento de los bloques que giran alrededor de un punto fijo, como las dos partes de una tijera. Los movimientos por volteo son debido a fuerzas que causan un momento volcado alrededor de un eje que cambia la unidad del centro de gravitación.

Empuje: Es la acción o reacción de la tierra ejercida sobre una estructura.

Se deben distinguir dos situaciones diferentes

Empuje activo : La acción de la tierra sobre una estructura Empuje pasivo: La acción de la estructura sobre la tierra

Los principales factores son:

Rugosidad e inclinación de la superficie en contacto con el suelo. Rigidez y deformación de la estructura y de su fundación Densidad, ángulo de fricción interna, humedad, coeficiente de vacíos,

cohesión, nivel freático e inclinación del terraplén. Factores externos al terreno y a la estructura, como lluvias, sobrecargas,

vibraciones, etc.

EMPUJE ACTIVO Y EMPUJE PASIVO

Formula de empuje activo y empuje pasivo

Empuje en terreno con cohesión

E = Empuje de tierragt = Peso especifico del terrenoH = Profundidad del punto consideradoKa = coeficiente de empuje activoKp = coeficiente de empuje pasivo C= cohesión del terreno

a) Empuje Activo

E = Ka * gt * H – C

b) Empuje Pasivo

E = Kp * gt * H - 2C

INFLUENCIA DE LA RUGOSIDAD

Definición: La rugosidad superficial del suelo cambia considerablemente con la lluvia, el viento y, principalmente, con el uso y la gestión de los suelos por el hombre, atenuando o incrementando los procesos erosivos. Dichos procesos de erosión eólica e hídrica son precisamente los principales factores de degradación del suelo en zonas semiáridas

Darboux y Huang (2005) observaron que la conservación del suelo y del agua en las superficies que tienen mayor rugosidad se produce al inicio de los eventos de lluvia, debido a que las depresiones superficiales del suelo retrasan la escorrentía.

TEORÍA DE RANKINE (1857)

La teoría de rankine, desarrollada en 1857, es la solución a un campo de tensiones que predice las presiones activas y pasivas del terreno. Esta solución supone que el suelo está cohesionado, tiene una pared que está friccionando, la superficie suelo-pared es vertical, se desarrolla para un medio elástico, que se caracteriza por ser granular homogéneo y seco.

Hipótesis:

El trasdós del muro es vertical. La superficie del terreno es horizontal. El terreno puede estar estratificado horizontalmente. El nivel freático es horizontal. No hay rozamiento entre el terreno y el muro. El terreno alcanza una situación de rotura. tensiones tangenciales en los puntos interiores del terreno No existen tensiones tangenciales entre paramento vertical de muro y el suelo (Muro “liso”)

TEORÍA DE COULOMB (1776)En 1776 publicó su teoría para el cálculo de empujes de tierras sobre estructuras de contención, que como comentan Jiménez Salas et al (1981), es muy anterior a las teorías planteadas por Rankine para el mismo propósito. El método propuesto por Coulomb se basa en la aplicación de las teorías de equilibrio límite, en la que se considera que el suelo ha alcanzado la rotura en una. fue el primero en estudiar el problema de las presiones laterales del terreno y estructuras de retención. La presión limitante horizontal en fallo en extensión o compresión se determinan a partir de Ka y Kp respectivamente.