Empuje de tierras.docx

8/10/2019 Empuje de tierras.docx

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AO DE LA INVERSIN PARA EL DESARROLLO RURAL Y LA

SEGURIDAD ALIMENTARIA

CURSO:

Mecnica de Suelos

CICLO:

IV

ESCUELA:

Ingeniera Civil

ALUMNOS: CDIGO:

Avalos Vega Janeth 2112311126

Huallanca Zanelli Jackelin 2112311032

Ipanaqu Beltrn Jaquelin 2112311099

Obregn Arteaga Rossmery 2112311249

Vigo Len Kathery

Docente:

Ing. Erika Magaly. Mozo Castaeda

Nuevo ChimbotePer

2013


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NDICE

1. Introduccin

2. Justificacin

3. Objetivos

4. Empuje de Tierras

5. Experiencia de Estudio de Suelos en Empuje de Tierras

6. Aplicacin

7. Esquema de Fallas

7.1. Por deslizamiento

7.2. Por volteo o Rotacin

8. Empuje Activo

9. Empuje Pasivo

10.Influencia de Rugosidad

11.Teora de Coulomb

12.Teora de Ranquine

13.Conclusiones

14.Recomendaciones

15.Bibliografa


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INTRODUCCIN

En las vas terrestres se usan mucho las estructuras de retencin para resolver

numerosos problemas que se presentan con frecuencia. De continuo aparece la situacin

en que dos masas de tierra vecinas deben mantenerse a diferente nivel; es cierto que el

talud es la solucin tpica para este problema, pero con frecuencia ha de recurrirse

tambin al uso de estructuras de retencin, sin embargo, aunque no es prctica comn se

evita sobre todo por razones de costo.

Para definir el empuje de los suelos sobre las estructuras de retencin, 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 actan sobre una

estructura.

La mecnica de suelos se basa en varias teoras para calcular la distribucin de tensiones

que se producen en los suelos y sobre las estructuras de retencin. Cronolgicamente,

Coulomb (1776) fue el primero que estudi la distribucin de tensiones sobre muros.

Posteriormente, Rankine (1875) public sus experiencias.

En este captulo se estudia el empuje de tierras contra muros de contencin. Se vern

dos teoras la teora de Rankine y la teora de Coulomb. Es muy importante comprender

bien la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos as como la tcnica de las redes de

flujo de agua para poder estimar la presin del agua en un muro de contencin sometido

a flujo de agua.


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JUSTIFICACION

Por naturaleza, el suelo es el elemento ms ampliado por el ingeniero civil para el

desarrollo de gran variedad de obras civiles. Este le sirve como elemento de

construccin, como soporte de estructuras y a su vez puede ser la estructura misma. En

esa variedad de comportamiento, el suelo es sometido a una diversidad de solicitacionesque pueden ser estticos o dinmicos y que generan perturbacin en sus condiciones

naturales y en su estado de esfuerzo.

El ingeniero civil debe disear estructuras seguras y estables en el tiempo, teniendo en

cuenta el nivel de perturbacin que sufre el suelo, evaluando su comportamiento y nivel

de esfuerzos a los que puede estar sometido.


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OBJETIVOS

Conocer el concepto de empuje de tierras

Comprender la aplicacin de empuje de tierra

Estudiar los deslizamientos de la tierra, mediante la determinacin de

parmetros de comportamiento mecnico de suelo y la evaluacin de su

respuesta ante la variacin en los niveles de esfuerzo.


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4. EMPUJE DE TIERRAS

Se define el empuje de tierras como la accin que ejerce el terreno situado en el trasdsde un muro, sobre este y su cimentacin.

Experiencia de estudio de suelos en empuje de tierras y aplicacin

5. TEORIA DE FALLAS

Para establecer una teora de falla cualquiera, es condicin definir claramente lo que se

entiende por falla, dentro de tal teora. En trminos generales no existe una definicin

exacta del concepto de falla; pero puede significar el principio del comportamiento

inelstico del material o el momento de la ruptura del mismo, por as decirlo. Aceptando

una teora en la que la resistencia del material este expresada en trminos del esfuerzo

cortante mximo que resiste dicho material puede establecer el momento en que ocurre

la falla estudiando la curva de esfuerzo cortante - deformaciones angulares.

6. FALLAS

Son deformaciones frgiles. Los materiales se rompen y se produce un desplazamiento

suficiente de los "fragmentos" rotos (sin desplazamiento no es posible visualizar las

fallas). Generalmente las identificamos porque se ponen en contacto materiales de

distintas edades.

Elementos geomtricos de las fallas

Al igual que en los pliegues, definir una serie de elementos geomtricos en las fallas nos

servir para clasificarlas y averiguas ciertos aspectos sobre su origen.

Bloques o labios: cada una de las partes divididas y separadas por la falla.

*Labio hundido: el que queda en posicin inferior con respecto al otro.

*Labio levantado:se mantiene elevado con respecto al hundido.


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* Muchas veces no se puede saber si se ha hundido uno o se ha levantado

el otro. Slo podemos observar el movimiento relativo de uno con

respecto al otro.

Plano de falla: el plano de rotura por el que se ha producido el

desplazamiento. Sirve para orientar la falla.

Salto:es la magnitud del desplazamiento.

*Salto lateral o en direccin: es el desplazamiento a lo largo del plano

de falla medido en horizontal.

*Salto horizontal: es el alejamiento de

un bloque con respecto a otro medido en la

horizontal. Es perpendicular al salto

lateral.

*Salto vertical: la distancia, en la

vertical, que separa ambos labios. Es

perpendicular a los dos anteriores.

*Salto neto: es la resultante de los tres

anteriores. Frecuentemente se puede

observar sobre el plano de falla unas

estras, denominadas estras de falla. Nos

indican la direccin del salto neto.

PARTES DEUNA

FALLA


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Tipos de fallas

Falla normal o directa:el labio hundido se apoya sobre el plano de falla. Su

origen es por fuerzas distensivas, dado que hay un aumento de superficie.

Falla inversa:el labio levantado se apoya sobre el plano de falla. Se originan

por fuerzas compresivas. Hay disminucin de superficie.

Falla vertical:sin salto horizontal. En realidad son muy raras.

Falla en cizalla o en direccin:no tiene salto vertical.

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

6.1.Esquema De Fallas Por Deslizamientos.-Se refiere al proceso ms o menos

continuo y por lo general lento de deslizamiento ladera abajo que se presentan

en algunas zonas superficiales de algunas laderas naturales.

La falla por deslizamiento es muy peligrosa, ms an cuando se utiliza una sola

lnea central de refuerzo, porque ante las acciones ssmicas transversales, el

muro se inclina sobre uno de sus bordes longitudinales, triturndolo y

disminuyendo el rea de corte para acciones coplanares que actan

simultneamente con las transversales, como se ha reportado en sismos severos


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Inclinacin por 'creep' en la Torre de Pisa (Italia)

6.2.Esquema De Fallas Por Volteo O Rotacin.- Se describe ahora los

movimientos rpidos o prcticamente instantneos que ocurren en los taludes y

que afectan a masa profundas de los mismos, con deslizamiento a lo largo de

una superficie de falla curva que se desarrolla en el interior del cuerpo del talud,

interesando o no al terreno de cimentacin. Se considera que la superficie de

falla se forma cuando en la zona de su futuro desarrollo actan esfuerzos

cortantes que sobrepasan la resistencia del material. La resistencia que se debe

considerar en cada caso particular es una cuestin importante, basta decir que la
http://www.google.com.co/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cts=1331226193840&ved=0CCsQFjAA&url=http%3A%2F%2Fntnu.diva-portal.org%2Fsmash%2Fget%2Fdiva2%3A124915%2FFULLTEXT01&ei=WeZYT5SUNsyItween8SFDA&usg=AFQjCNHLhEMY3fQ30H-hy9jb3d8GrBKExQ&sig2=pFQ_myHwQ7juzcqoAAonmghttp://www.google.com.co/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cts=1331226193840&ved=0CCsQFjAA&url=http%3A%2F%2Fntnu.diva-portal.org%2Fsmash%2Fget%2Fdiva2%3A124915%2FFULLTEXT01&ei=WeZYT5SUNsyItween8SFDA&usg=AFQjCNHLhEMY3fQ30H-hy9jb3d8GrBKExQ&sig2=pFQ_myHwQ7juzcqoAAonmg


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resistencia que se supone superada al producirse una falla rotacional es

generalmente la resistencia mxima.

Las fallas de tipo rotacional pueden producirse a lo largo de superficies de fallas

identificables con superficies cilndricas o concoidales cuya traza con el plano del papel

sea un arco de circunferencia

Desde luego las fallas rotacionales de forma circular ocurren por lo comn en materiales

arcillosos homogneos o en suelos cuyo comportamiento mecnico este regido

bsicamente por su fraccin arcillosa. En general afectan a zonas relativamente

profundas del talud, siendo esta profundidad mayor sin considerar el terreno de

cimentacin.

Al concluir las fallas circulares pueden afectar a masa muy anchas, en comparacin con

las dimensiones generales de la falla, en cuyo caso dan lugar a verdaderas superficies

cilndricas, o pueden ocurrir en forma concoidal , con un ancho pequeo comparado con

su longitud.


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Falla tipo rotacional

7.

EMPUJE ACTIVO

Cuando el elemento de contencin gira o se desplaza hacia el exterior, bajo las

presiones de relleno.

Es el empuje que se da normalmente en los muros que no tienen anclajes y no tienen

coartado su movimiento en coronacin (muros mnsula), ya que para su movilizacin es

necesario un cierto desplazamiento del terreno, (en realidad basta con una deformacin

muy pequea, en torno a milsimas de la altura del muro). Para el clculo de dichoempuje se obtiene el coeficiente de empuje activo, que relaciona la presin vertical del

terreno con la presin sobre una superficie dada.


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Donde:

KA Coeficiente de empuje activo.

ngulo en radianes que forma el plano del trasds con la horizontal (medidoen

sentido contrario a las agujas del reloj).

ngulo de rozamiento interno efectivo del terreno del trasds (radianes).

ngulo de rozamiento entre el terreno del trasds y el muro (radianes).

i ngulo en radianes que forma el plano de lasuperficie del terreno del trasds con la

horizontal (medido en sentido contrario a las agujas del reloj). Notar que por estabilidad

este ngulo no puede ser superior al ngulo de rozamiento interno .

c Cohesin efectiva del terreno (kN/m2). Notar que este parmetro es muy variable

con las condiciones de humedad y salvo estudio geotcnico que lo avale para terreno de

trasds, este valor debe ser cero, ya que afecta mucho a la seguridad del muro por

reducir en gran medida el empuje.

v Presin efectiva vertical (kN/m2). En el caso de un terreno del trasds


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homogneo y sin nivel fretico, es igual al producto del peso especfico aparente del

terreno por la profundidad.

a Presin principal efectiva sobre el plano del trasds (kN/m2). El ngulo que

forma dicha presin con la perpendicular al trasds del muro es igual a .

ah Presin efectiva horizontal sobre el plano del trasds (kN/m2).

8. EMPUJE PASIVO

Es el empuje que se produce como resistencia que opone el terreno del intrads al

desplazamiento del muro contra l. Este empuje se moviliza con grandes

desplazamientos del orden de la centsima parte de la altura, lo que aadido a laexigencia de que el terreno del intrads no vare a lo largo de toda la vida de la

estructura, hace que en la gran mayora de los casos sea incompatible con las

condiciones de funcionalidad y seguridad. Para el clculo de dicho empuje se obtiene el

coeficiente de empuje pasivo, que relaciona la presin vertical del terreno con la presin

principal sobre una superficie dada.


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Donde:

KP Coeficiente de empuje pasivo

ngulo en radianes que forma el plano del trasds con la horizontal (medido en

sentido contrario a las agujas del reloj).

ngulo de rozamiento interno efectivo del terreno del trasds (radianes).

ngulo de rozamiento entre el terreno del trasds y el muro (radianes).

i ngulo en radianes que forma el plano de la superficie del terreno del trasds con la

horizontal (medido en sentido contrario a las agujas del reloj). Notar que por estabilidad

este ngulo no puede ser superior al ngulo de rozamiento interno .

ph Presin efectiva horizontal sobre el plano del trasds (kN/m2).

c Cohesin efectiva del terreno (kN/m2). Notar que este parmetro es muy variable

con las condiciones de humedad y salvo estudio geotcnico que lo avale para terreno de

trasds, este valor debe ser cero, ya que afecta mucho a la seguridad del muro por

aumentar en gran medida el empuje pasivo.


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v Presin efectiva vertical (kN/m2). En el caso de un terreno del trasds

homogneo y sin nivel fretico, es igual al producto del peso especfico aparente del

terreno por la profundidad.

p Presin principal efectiva sobre el plano del trasds (kN/m2). El ngulo que

forma dicha presin con la perpendicular al trasds del muro es igual a , (ngulo de

rozamiento muro-terreno).

Dado que el empuje pasivo es una fuerza estabilizante cuya consideracin influye

notablemente sobre el valor de los coeficientes de seguridad del muro; y dado que su

movilizacin est condicionada por un desplazamiento excesivo del muro y por la novariacin a lo largo de la vida de ste, de las condiciones del terreno del intrads (tanto

en cota, como en caractersticas), las normativas suelen ser muy restrictivas en su

utilizacin para cimentaciones superficiales.

Debido a esto en el clculo de la estabilidad de un muro normal se desprecia el empuje

pasivo y se considera como accin desestabilizante el empuje activo para muros

mnsula no impedidos en su movimiento de flexin, y el empuje al reposo para muros

de stano o anclados (los cuales tienen restricciones en su movimiento de flexin).


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Tambin se debe de considerar el empuje al reposo en aquellos muros en los que se

quiera ser muy restrictivo en su movimiento, debido a su afeccin a instalaciones o

estructuras anexas muy sensibles al movimiento del muro.

9.

INFLUENCIA DE RUGOSIDAD

La mayor o menor rugosidad de una superficie depende de su acabado superficial. ste,

permite definir la microgeometra de las superficies para hacerlas vlidas para la

funcin para la que hayan sido realizadas. Es un proceso que, en general, habr que

realizar para corregir los errores de forma y las ondulaciones que pudiesen presentar las

distintas superficies durante su proceso de fabricacin

CUANTIFICACIN DE LA RUGOSIDAD

Tanto en aplicaciones industriales como en la vida cotidiana, el grado de rugosidad de

las superficies es importante en ocasiones es deseable tener rugosidad alta y en otras

ocasiones esta ocasin es indeseable.

En algunos casos se busca que la superficie del producto terminado presente un mnimo

de rugosidad, ya que esto le da brillo, mejor apariencia y disminuye la friccin de la

superficie al estar en contacto con otra, reduciendo el fenmeno de desgaste y la

corrosin o erosin de dichos materiales


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CARACTERSTICAS DE LA RUGOSIDAD

RUGOSIDAD SUPERFICIAL

Es el conjunto de irregularidades de la superficie real definidas en una seccin donde los

errores de forma y las ondulaciones han sido eliminados


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10.MEDICIN DE RUGOSIDAD

Los sistemas ms utilizados son el de rugosidad:

Ra.- los valores absolutos de los alejamientos del perfil desde la lnea central.la altura

de un rectngulo de longitud lm, cuya rea es igual a la suma de las reas delimitadas

por el perfil de rugosidad y la lnea central

Rz.- promedio de las alturas de pico a valles. La diferencia entre el promedio de las

alturas de los cinco picos mas altos y la altura promedio de los cinco valles mas

profundos.

Ry .- la mxima altura del perfil. La distancia entre las lneas del perfil de picos y valles.


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Sus elementos principales son el palpador, el mecanismo de soporte y arrastre de este, el

amplificador electrnico, un calculador y un registrador

RUGOSIDAD MINIMA (FOTO 1), RUGOSIDAD MAXIMA (FOTO 2)

11.TEORIA DE COULOMB

Coulomb realiz la hiptesis de que, cuando un muro falla, el terreno se rompe a lo

largo de superficies planas, tanto en activo como en pasivo. Este clip, hecho en el

laboratorio de la Escuela, muestra las superficies de rotura

fue el primero en estudiar el problema de las presiones laterales del terreno y estructuras

de retencin. Coulomb se limit a usar la teora de equilibrio que considera que un

bloque de terreno en rotura como un cuerpo libre (o sea en movimiento) para determinar

la presin lateral limitante. La presin limitante horizontal en fallo en extensin o

compresin se determinan a partir de Kay Kprespectivamente.


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Mtodo de coulomb para suelos friccionantes

Para analizar estos casos, con friccin entre el respaldo del muro y el suelo, se puede

utilizar e mtodo de la cua, propuesto por coulomb en 1776, de hecho el primer intento

racional para calcular empujes sobre muros de retencin.

En este mtodo se considera que el empuje sobre un muro se debe a una cua de suelo

limitada por el parmetro del muro, la superficie del relleno y una superficie de falla

desarrollada dentro del relleno, a la que se supone plana.


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Para el caso en que sea 0, las ecuaciones de arriba se simplifican como:


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Teora De Rankine En Suelos Cohesivos: En suelos puramente cohesivos para la

aplicacin prctica de las formulas que se obtienen es necesario tener muy presente que

la cohesin de las arcillas no existe como propiedad intrnseca, sino que es propiedad

circunstancial, expuesta a cambiar por el tiempo, sea porque la arcilla se consolide o

porque se expanda con absorcin de agua. Por ello en cada caso es necesario tener la

seguridad de que no cambie con el tiempo la cohesin, de que haya hecho uso en las

formulas de proyecto. Desde luego que esta garanta es por lo menos, muy difcil de

obtener.


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13.CONCLUSIN

Un suelo est en estado plstico cuando se encuentra en estado de falla incipiente

generalizado

Es de vital importancia para el diseo de un muro de contencin, contar con la

informacin necesaria y suficiente antes de elaborar el proyecto

El estudio de la resistencia de las uniones adhesivas y de las rugosidades superficiales

de distintos materiales es imprescindible para la obtencin de uniones duraderas y

seguras, pues estos sistemas en su vida til son sometidos a distintos tipos de esfuerzos.

El presente estudio nos permiti verificar que la rugosidad de una superficie influye en

la adhesin de superficies. Nos indic que al incrementar la rugosidad de una superficiela adhesin es mayor.

La mayor o menor rugosidad de una superficie depende de su acabado superficial

Cuando el material que forma la rugosidad es dbil, la resistencia al corte es

independiente del tipo de rugosidad. Esto se presenta porque al aumentar el esfuerzo

normal sobre el plano de la discontinuidad se fractura el material que est formando la

rugosidad y por consiguiente se genera una superficie con menor rugosidad.


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14.RECOMENDACIONES

Si el material de relleno que se colocara tras el muro es un suelo, este se recomienda que

sea un suelo tipo fraccionante pues los suelos tipos cohesivos no son aptos para los

rellenos, ya que la cohesin es un parmetro cuya variacin con el tiempo es grande ,

difcil de prever y generalmente tendiente a disminuir su valor inicial, adems los sueloscohesivos tienden a expandirse con la absorcin del agua

Se recomienda una buena supervisin en la construccin de un muro


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15.BIBLIOGRAFA

http://www.ing.unlp.edu.ar/constr/g2/Apuntes%20sobre%20Empujes%20de%20

Suelos.pdf

http://books.google.com.pe/books?id=rU_pA257zUEC&pg=PA9&lpg=PA9&dq

=EXPERIENCIA+DE+ESTUDIO+DE+SUELOS+EN+EMPUJE+DE+TIERRA

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La Ingeniera De Suelos En Las Vas Terrestres Carreteras Ferrocarriles YAeropistas, Alfonso Rico Rodrguez Y Hermilio Del Castillo.

Mecnica De Suelos IIEulalio Jurez Badillo
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