mecanica de los suelos 2


EMPUJES DE TIERRA

Empuje de tierra en la acción producida por el macizo terroso sobre las obras que hacen contacto con ella.
La determinación de su valor es fundamental en el análisis y proyectos de obras, como muros de contención, cortinas con pilotes, construcciones de subsuelos, accesos de puentes.
Este tema es uno de los más complejos en la mecánica de los suelos, hasta ahora ningunateoría general y rigurosa puede ser elaborada que satisfaga todas las necesidades, a pesar de que gran número de investigadores y matemáticos se han ocupado de ella, todas teorías propuestas admiten hipótesis simplificados, más o menos discutibles conforme a las condiciones reales.
Empuje de tierra es la acción o reacción de la tierra ejercida sobre una estructura, se deben distinguir dossituaciones diferentes, en el primer caso, la acción de la tierra sobre una estructura, se denomina “empuje activo” en cambio en el segundo caso, la acción de la estructura sobre la tierra, se denomina “empuje pasivo”
El empuje de la tierra depende de numerosos factores de compleja determinación que inclusive no son constantes en el tiempo. Los principales factores son:
-Rugosidad e inclinación de lasuperficie 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.
En consecuencia el “el cálculo del empuje de tierra” deberá serconsiderado como una estimación o evaluación en el que el ingeniero deberá recurrir a su mejor criterio y al grado de seguridad que desea.

Las teorías clásicas sobre el empuje de tierra fue formulada por Coulomb (1973) y Rankine (1856), habiendo sido desarrollados por Poncelet, Culman, Rebhann, Krey, y también fueron estudiados por Caquot, Ohde, Terzaghi, Brinch, Hansen y otros autores.
COEFICIENTE DEEMPUJE
Es un coeficiente utilizado para calcular el empuje lateral que en rigor no pasa de ser una relación numérica.

Si consideramos una masa semi-infinita de suelo y calculamos la presión vertical a una profundidad z.

Donde:
= es el peso específico del suelo.
Z = es la profundidad.

Supongamos ahora (ver fig. 1) que se elimine una parte del macizo semi-infinito y sea sustituida porpor un plano fijo, indeformable y sin fricciona si el estado de tensiones de laotra parte del macizo no variara.




En esas condiciones la presión sobre el plano crecerá linealmente con la profundidad y valdrá:

Estas presiones se denominan, presiones en reposo
Coeficiente de empuje en reposo.
Sus valores obtenidos experimentalmente son:


Experimentalmente, para arenas y arcillasnormalmente consolidadas JAKY (1994) estableció:

El parámetro es relativo a las presiones efectivas.
También se puede calcular por las siguientes expresiones:
Para arcillas normalmente consolidadas.
(según Broker e Ireland- 1965)
(según Alpan – 1967)



O bien:


Módulo de poisson.
IP= índice plástico

RELACION O MODULO DE POISSON, APROXIMADO, PARA DIFERENTES MATERIALES.Los empujes sobre estructuras que por su naturaleza esencialmente rígida no sufren dislocamientos apreciables, serán calculados utilizando el coeficiente .
La expresión “empuje en reposo “, fue introducido por Domath en 1891.
Basándonos en la fig. a, admitamos ahora que la pared AB sufre un pequeño dislocamiento con respecto a su posición primitiva. En consecuencia, el terraplén se deforma yaparecen tensiones de cizallamiento, las cuales conducen a una disminución del empuje sobre la pared.
Si al contrario, a la pared AB, se disloca (fig. b)del encuentro con el terraplén (un deslizamiento ) también se producen tensiones de cizallamiento del suelo, las cuales hacen aumentar el empuje sobre la pared, cuanto mayor , mayor es el empuje.





Los estados límites de equilibrio o...