MODULO N°02- EMPUJE DE TIERRAS

7/25/2019 MODULO N02- EMPUJE DE TIERRAS

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Alumno:

CAMPOS CULQUI, Jhulins Jarson

UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZNE!A!P IN"ENIER#A CIVIL

"EO$ECNIA IIM%DULO N& '(

EMPUJE DE $IERRAS


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EMPUJE DE $IERRAS

DE)INICION:

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

o El ingeniero civil debe disear estructuras seguras y estables en el tiempo, teniencuenta el nivel de perturbacin que sufre el suelo, evaluando su comportamientode esfuerzos a los que puede estar sometido.

OBJETIVOS

Conocer el concepto de empuje de tierras. Comprender las aplicacin de las teoras de an!ine y la teora de Coulomb


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Ejercicio "# $%


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ESQUEMA DE )ALLAS PORDESPLAZAMIEN$O * VOL$EO


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)ALLAS: &alla es una discontinuidad que se forma

por fractura en las rocas de la cortezaterrestre.

(a zona de ruptura tiene una superficiegeneralmente bien definida denominadaplano de falla.


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$IPOS DE )ALLAS

)alla normal o +ir-.a: lla/io hun+i+o s a0o1a

so/r l 0lano + 2alla,min.ras 3u l /or+ 3u-on.in l sulo 3u+al4an.a+o!

)alla in4rsa: l la/iol4an.a+o s a0o1a so/rl 0lano + 2alla, min.ras3u l /or+ 3u -on.inl .-ho 3u+a hun+i+o!

)alla 44arian.

o +ir-+ las .hori5on

)alla

.i6ras 0rro.a-un 6ma9n0lano


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)allas hori5on.als, .rans4rsals o +s9arr: son fallas verticales perodonde los bloques se desplazan en )orizontal

)alla + San An+rs


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A. Esquema de falla por deslizamiento:(a falla por deslizamiento es muy peligrosa,m*s a+n cuando se utiliza una sola lnea central de refuerzo, porque ante lasacciones ssmicas transversales, el muro se inclina sobre uno de sus bordeslongitudinales, tritur*ndolo y disminuyendo el *rea de corte para accionescoplanarias que act+an simult*neamente con las transversales, como se )areportado en sismos severos


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;! Es3uma + 2allas 0or 4ol.o o ro.a-i7n: Es la 3u s ori9ina 0or un mo4imin.o+ los /lo3us 3u 9iran alr++or + un 0un.o 2i6o, -omo las +os 0ar.s + una.i6ra! Los movimientos por volteo son debido a fuerzas que ausan un momentovolado alrededor de un e!e que ambia la unidad del entro de "ravitai#n.


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Em0u6: Es la accin o reaccin de la tierra ejercida sobre una estructura.

Se deben distinguir dos situaciones diferentes

Em0u6 a-.i4o : (a accin de la tierra sobre una estructura Em0u6 0asi4o: (a accin de la estructura sobre la tierra

(os principales factores son

ugosidad e inclinacin de la superficie en contacto con el suelo. igidez y deformacin de la estructura y de su fundacin -ensidad, *ngulo de friccin interna, )umedad, coeficiente de vacos,

co)esin, nivel fre*tico e inclinacin del terrapln. &actores e/ternos al terreno y a la estructura, como lluvias, sobrecargas,

vibraciones, etc.

EMPUJE AC$IVO * EMPUJE PASIVO


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El empuje de tierras en un terreno que pueda resistir ilimitadamenteesfuerzos de corte depende de los movimientos de la pared.

EMPUJE ACTIVO:Empuje de tierras que seefect+a sobre un soporte omuro que resiste, cediendocierta magnitud que dependede sus caractersticasestructurales.

EMPUJE PASIVO:

Empuje que act+a sobre unapared que avanza contra eltalud, y puede variar desdeel empuje en reposo )asta elinfinito.

01 2 34

5ovimiento

6lanos de falla

6lanos de falla

01 7 34

5ovimiento


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)7rmula + m0u6 a-.i4o 1 m0u6 0asi4o


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Em0u6 n .rrno -on -ohsi7n

-ondeE 8 Empuje de tierra

gt 8 6eso especifico del terreno9 8 6rofundidad del punto considerado:a 8 coeficiente de empuje activo:p 8 coeficiente de empuje pasivoC8 co)esin del terreno

a= Em0u6 A-.i4o

E > ?a @ 9. @ H C

/= Em0u6 Pasi4o

E > ?0 @ 9. @ H B (C


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IN)LUENCIA DE LA RU"OSIDAD

$efinii#n: La ru"osidad superfiial del suelo ambia onsiderablemente on la

lluvia% el viento &% prinipalmente% on el uso & la "esti#n de los suelos por el

'ombre% atenuando o inrementando los proesos erosivos. $i'os proesos

de erosi#n e#lia e '(dria son preisamente los prinipales fatores de

de"radai#n del suelo en zonas semi)ridas

Dar/ou 1 Huan9 (''= o/sr4aron 3u la -onsr4a-i7n +l sulo 1 +l a9ua n lassu0r2i-is 3u .inn ma1or ru9osi+a+ s 0ro+u- al ini-io + los 4n.os + llu4ia,+/i+o a 3u las +0rsions su0r2i-ials +l sulo r.rasan la s-orrn.8a!

$EOR#A DE RAN?INE FG=


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$EOR#A DE RAN?INE FG=

(a teora de ran!ine, desarrollada en %;1li


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ESA5E" -E &B5A(S


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$EOR#A DE COULOM; F@


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$EOR#A DE COULOM; F@En %


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ESA5E" -E &B5A(S


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ESGACGAS -ESHSGE"I5IE"GH


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5AHS -E SHSGE"I5IE"GH


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Calcular la presin ejercida sobre un muro de sostenimiento es justificable+nicamente en el caso en el cual sean satisfec)as las siguientes )iptesis

a@ El muro puede desplazarse por giro o por deslizamiento en una distanciasuficiente como para que se pueda desarrollar toda la resistencia al corte derelleno o terrapln.

b@ (a presin de poro, dada por el agua, en un suelo no sumergido esdespreciable.

c@ (as constantes del suelo que aparecen en las formulas del empuje tienen valoresdefinidos y pueden determinarse con e/actitud.

6ara proyectar muros de sostenimiento es necesario determinar la magnitud, direcciny punto de aplicacin de las presiones que el suelo ejercer* sobre el muro.

Jn J

n J

Ko n JKo n J

Ko n J

Ana molcula situada en estrato, a una profundidad tender* a acortaverticalmente y tender* dilatarse )orizontalmente todas direcciones, con udeformacin unitaria.

Si se supone que la capa es indefinida, la molcula no podr* dilatarse, confinadapor el suelo del estrato, dando origen a una compresin )orizontal uniforme en


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p , g ptodas direcciones, que recibe el nombre de empuje en reposo, y que ser* igual a K

o

nZ, siendo K

oel coeficiente de empuje en reposo.

5aterial u

rcilla )+meda $.%$ a $.K$

rcilla arenosa $.4$ a $.K1

rcilla saturada $.01 a $.1$

(imo $.K$ a $.K1

(imo saturado $.01 a $.1$

rena suelta $.4$ a $.K1

rena densa $.K$ a $.0$

rena fina $.41

rena gruesa $.%1

ocas $.%1 a $.41

(oess $.%$ a $.K$

Concreto $.%1 a $.41

cero $.4; a $.K%

Ko

8 $.$$% I6 7 $.0

Para IP de 0 a 40%:

Ko

8 $.$$% I6 7 $.D0

Para IP de 40 a 80%:

Ko

> u

F B u

(GA CIGIC =9c@ -E A" G(A- LEGIC(


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(a altura critica de un talud vertical, o sea la profundidad del mismo )asta la cualse sostiene por si solo sin necesidad de sostn lateral, para suelos co)esivos, seobtiene son la siguiente ecuacin

H-= 4 cn 9c

E

y

Z = h

Empuje ctivo

EA= n h B 4 c

( n6unto de aplicacin

y = h B 4 c K Kn

Si se quiere construir un muro que no se mueva o fle/ione con la presin de unrelleno saturado este debe ser diseado para resistir la presin de un liquido


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relleno saturado, este debe ser diseado para resistir la presin de un liquidopesado, y por tanto, ser muc)o mas resistente que aquel diseado para sostenerun terrapln no co)esivo.

EA= o h (

CSH %El suelo que va a sostener el muro se llega a saturar debido a que el agua gravitacionalsuba el nivel fre*tico )asta la superficie del terreno.

".&.

)

6 % 6 4

EA= h ! F sn h ( F sn (

CSH 4Surge cuando el suelo del terrapln que se desea sostener se llega a saturar por

il id d d bid l i l f *ti t t l f did d


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capilaridad, debido a que el nivel fre*tico se encuentra a tal profundidad queprovoca la saturacin del suelo.

EA= sa. h ! F sn( F sn

".&.

-urante la construccin de muros de retencin de tierras es necesarioproveerlos de drenajes.


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Par.s + un muro + -on.n-i7n


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El caso mas com+n de un muro de contencin tiene las siguientes partes

An muro sin puntera es de uso poco frecuente en edificacin.

An muro sin taln se usa cuando el terreno del trasds es de propiedad ajena.

En cuanto al tacn, se prescindir* de l cuando no e/ista problema de deslizamiento.

Gipos de muros de contencin


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Muros + 9ra4+a+


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Son muros de )ormign en masa en los que la resistencia se consigue por su propiopeso =figura K a@. "ormalmente carecen de cimiento diferenciado, aunque puedentenerlo =figura K b@.

Su ventaja fundamental es que no van armados, con lo cual no aparece en la obrael tajo de ferralla. 6ueden ser interesantes para alturas moderadas si su longitud noes muy grande, pues en caso contrario representan una solucin antieconmicafrente a los muros de )ormign armado.

Muros mnsula!


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Son los muros de contencin de uso m*s frecuente, y aunque su campo de aplicacindepende de los costes de e/cavacin, )ormign, acero, encofrado y relleno, sepuede pensar que constituyen la solucin m*s econmica para muros de )asta %$ %4 m de altura.

Muros + -on.ra2ur.s


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epresentan una, compensa aligerar las piezas con la solucin de los contrafuertes,aunque evolucin del tipo anterior. l crecer la altura, y por ende los espesores de)ormign, conlleve un tajo de ferralla y encofrado m*s complicados y un)ormigonado m*s difcil.

En los muros de bandejas se pretende contrarrestar parte del momento flector que se )a deMuros + /an+6as


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En los muros de bandejas se pretende contrarrestar parte del momento flector que se )a deresistir mediante la colocacin de bandejas a distinta altura en las que se producen unosmomentos de sentido contrario, debidos a la carga del propio relleno sobre las bandejas=figura D@.

Su inconveniente fundamental radica en la complejidad de su construccin. 6uederepresentar una solucin alternativa al muro de contrafuertes para grandes alturas, en losque para resistir el momento flector se aumenta el canto y se aligera la seccin colocandolos contrafuertes.

Muros -ri/as 1 o.ros muros 0r2a/ri-a+os!


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El concepto de muro criba de piezas prefabricadas tiene su origen en murosan*logos realizados con troncos de *rboles. El sistema emplea piezas prefabricadasde )ormign de muy diversos tipos que forman una red espacial que se rellena conel propio suelo.

Muros + s7.ano


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El tipo m*s elemental est* esquematizado en la figura. parte del peso propio,recibe como +nica carga vertical la reaccin de apoyo del forjado de tec)o.

E"GIM-HS N 6A"G(5IE"GHS


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E"GIM-HS N 6A"G(5IE"GHS

OPue es un entibadoQ


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OPue es un entibadoQ OPue es EntibadoQ =puntalamiento@ Entibado es una pared con soportes =travesaos@

que se pone en una zanja para mantener las paredes de las zanjas firmes paraprotegerla contra derrumbes.

Ra5ons 0ara usar un n.i/a+o


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Ra5ons 0ara usar un n.i/a+o

Se reduce el riesgo de accidentalidad en el trabajo de e/cavacin.

educe daos, evita muc)os problemas legales y provee un sitio seguro paraque el obrero trabaje.

)orra tiempo costos y aumenta la productividad.

$i0os + n.i/a+os


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$i0os + n.i/a+os

Ca6a + 5an6a 9ay dos estilos de cajas las amri-anas

que se usan cuando se puede instalar tubo por tubo y lascajas uro0as que se usa cuando )ay que trabajar conzanjas abiertas instalando tubos por un tramo largo antesde taparlo. Lienen en varios tamaos , estilos,dimensiones y pesos. Es lo que determina )asta queprofundidad se puede trabajar con las cajas. (a mayorason fabricadas de acero. Esto es lo m*s com+n y se usa entodo tipo de terreno pero tiene su limite.

An+amios hi+ruli-os


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An+amios hi+ruli-os

Gambin )ay varios tamaos, estilos y dimensiones como andamio vertical deun solo cilindro )idr*ulico con riel de D.FDcm de largo )asta con 0 cilindros

estos son )idr*ulicos de 0;


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Este equipo es para Janjas y 6ozos profundos y difciles.

Este equipo requiere un especialista para disearlo yayudar en la instalacin. Se usa muc)o en trabajosurbanos. Se instala este equipo mientras que se vae/cavando la zanja.

$a/ls.a-a


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Este equipo es para los trabajos en terreno muy difcildonde otro tipo de equipos no se pueden usar, es muycostoso, se necesita gr+as y un martillo de vibro. N paratrabajos en sitios muy estrec)os )ay el 9ydra26ress queempuja las tablestacas con poder )idr*ulico.

A0un.alamin.o


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puntalamiento. Construccin y colocacin de apoyosmet*licos, madera u otro material que se emplea para

asegurar temporalmente la estabilidad de una construccin oparte de ella.

(os sistemas de apuntalamiento son instalados para retencintemporal y permanente de tierra.

dem*s de los mtodos tradicionales de lo mtodos

tradicionales de apuntalamiento como pilotes de lamina,pilotes del *rea limitada con proteccin de caera, y anclajesde amarre, tambin utilizamos rutinariamente sistemas demejoras de suelo para retencin de tierra

puntalamiento vertical


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p

puntalamiento inclinado


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p

puntalamiento )orizontal


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puntalamientos inclinados


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Sis.mas + A0un.alamin.o


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6ilotes de *rea limitada con proteccin de caera

6ilotes de laminas de acero o vinil

Cuas para suelos 5uros de anclaje de bloques de reaccion

5uros de soilcrete = formados por lec)ada de inyeccion ac)orro o tcnicas de mezclas de suelo@

muros de suelo mejorado

5uros de gravedad de amarre


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(os sistemas de apuntalamiento brindan


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efuerzo y estabilizacin del suelo

Soporte y retencin de tierra )orro de costos

E/cavacin r*pida y aceleracin del programacin delproyecto

6roceso de puntalamiento


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El apuntalamiento es instalado usualmente desde la partesuperior )acia abajo. Ana secuencia tpica incluira la

instalacin de miembros estructurales verticales desde lasuperficie del suelo e/istente seguida por la instalacin deanclas a medida que la e/cavacin proceda )acia abajo.

(os miembros estructurales verticales podran incluir pilotes de *realimitada perforados, pilotes de laminas instalados por vibracin, ocolumnas de soilcrete o paneles instalados por perforacin y lec)ada. (a

anclas consistentes de tendones de acero o barras muy fuertes deformadas de gran fuerza, son usadas tambin para resistir presioneslaterales. (os muros de cuas para suelo y muros de anclaje de bloquesde reaccin son atpicos en que son instalados como procedimientos dee/cavacion )acia abajo sin la instalacion inicial de miembrosestructurales verticales.

Estos sistemas de apuntalamiento usan tpicamente )ormignproyectado para controlar la desintegracin del frente de lae/cavacin durante el desempeo del trabajo, o bloques


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e/cavacin durante el desempeo del trabajo, o bloquesprefabricados.

Sistema anclado de soporte dei d il


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e/cavacin de soilcrete

Consi+ra-ions 9o.-ni-as 0ara ll i


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a0un.alamin.o

(a instalacion e/itosa de apuntalamiento depende de la

caracterizacin minuciosa y e/acta del sitio y lascondiciones subterr*neas antes del diseo y la instalacion.(as consideraciones importantes incluyen

(as caractersticas de ingeniera del suelo y roca que seencontraran durante la instalacion de apuntalamiento y la

probabilidad de variaciones en condiciones subterr*neasasumidas


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(a elevacin y fluctuacin de la capa fre*tica del suelo.

(a ubicacin de estructuras e/istentes, incluyendo utilidades, y laestimulacion del estrs inducido a partir de los sistemas deapuntalamiento desde estas estructuras.

El movimiento vertical y lateral permisible que puede ser toleradopor las estructuras e/istentes =por ejemplo, la rigidez requerida dmuro@.

(a necesidad de accesos forzosos temporales o permanentes parainstalacion de anclajes de muros.

Con.rol + -ali+a+s9uri+a+ +li+ + + l . l i .


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-ali+a+ +l a0un.alamin.o

El control de calidad usual mente incluye Inspeccin y documentacin de procedimientos de laactividad de trabajo

Ensayos y documentacin de cargas de anclaje

5onitoreo y ensayos de la calidad de soilcrete, si es

aplicable 5edicin y monitoreo del movimiento vertical y lateral

Vn.a6as + los sis.mas +. l i .


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a0un.alamin.o

Capaz de combinar sistemas de apuntalamiento yfundamento dejando un margen para una eficienciam*/ima del proyecto.

6uede ser instalado virtualmente en cualquier condicinsubterr*nea y ambiente de trabajo.

mplio rango de aplicaciones.

6uede ser llevado a cabo en condiciones con acceso muyrestringido y espacio superior bajo.


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Caja de zanja


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Entibado )idr*ulico


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Sistema de deslizamiento


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tablestaca


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ESA5E"


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6HM(E5SESAE(GHS

%


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99/114

4


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K


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0


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PRO;LEMA N&


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6HM(E5 "# D


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6HM(E5 "#


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CIST.

8@


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