Muro

Son muchos los factores que intervienen en el diseño de un muro de contención, pero el principal es el empuje del relleno. Para determinar el valor de este empuje existen varias teorías más o menos aceptadas hoy en día, con las cuales el estudiante debe familiarizarse para comprender hasta donde se puede ir en las aproximaciones. La literatura existente es muy amplia e incluye todos los textos demecánica de suelos por su aplicación directa a los problemas estructurales recomendamos especialmente las obras de “Foundation Engineering” de Peck Hanson y Thormburn y “Earth Pressures and Retaining Walls” de W.C. Huntington. Las teorías más comúnmente usadas son las C.A. Coulomb (Francia 1776), y W.J.M. Rankine (Inglaterra 1857), las cuales pueden sintetizarse diciendo que el empuje activo detierra es una fricción del empuje hidrostático debido a la misma altura de agua, la cuantía de la fricción depende del ángulo formado por la tierra del relleno con el horizontal trazada en el extremo superior del muro (d) y del ángulo de fricción interna (Æ) del mismo material de relleno, (el empuje de tierra actúa paralelo al relleno, o sea formando el mismo ángulo d con la horizontal ); para unaaltura h de agua, el empuje hidrostático vale:


El empuje activo debido a una altura igual de tierra vale:

siendo γ, el peso unitario del relleno y ka un factor menor que la unidad cuya expresión varía según la teoría que se esté aplicando; para materiales granulares puros, es decir, sin ninguna cohesión, las teorías de Coulomb y Rankine coinciden y la expresión de ka según Rankine es:Los ángulos de fricción interna de los materiales generalmente usados como relleno dependen especialmente de su grado de compactación y de su contenido de humedad; así por ejemplo, el Ф de una arena bien gradada puede variar de 46º a 34º dependiendo de si está bien compactada o suelta; por otra parte es bien difícil garantizar que el relleno detrás de un muro de contención consistirá siempre deun material bien definido o que su contenido de humedad será constante; generalmente el relleno consistirá de un conglomerado que contiene especialmente arenas de diferentes tamaños, gravas, limos y aún algo de arcilla; en estas condiciones y a falta de datos más exactos, deben tomarse los siguientes valores para el ángulo de fricción interna Ф para efectos de diseño:
* Carbón piedra 500
*Conglomerado 330 a 350
* Arena con buen drenaje 300
* Arena con drenaje pobre 350

Las mismas observaciones pueden hacerse respecto al peso unitario de los materiales de relleno, estos varían generalmente entre 1500 y 1900 Kg/m3; tomando: γ = 1800 Kg/m3 para los casos normales, se está por el lado de la seguridad sin mayor exageración.

El empuje activo total de tierras (E) seobtiene asimilando este al empuje hidrostático, o sea:

No importa cuan largo sea el mismo, para efectos de diseño se toma siempre un largo unitario, o sea un metro, de modo que si se toma γ en t/m3 y h en mts., el empuje total estará dado en ton/m.
Este empuje total se considera que actúa paralelo al relleno y su punto de aplicación está al tercio de la altura a partir de abajo.
Con frecuencia sepresenta el caso de que el relleno detrás de un muro de contención está sometido a una sobrecarga (por ejemplo una carretera); esa sobrecarga causa un empuje adicional sobre el muro que se considera constante, lo mismo que en el caso de una sobre presión aplicada a un líquido, pero tratándose de una presión trasmitida a través de un suelo se toma:

Para efectos de diseño es práctica comúnconvertir la sobrecarga en una altura equivalente del mismo relleno con el objeto de facilitar los cálculos; de acuerdo con la figura se tiene:


Siendo h’ la altura equivalente de tierra con peso unitario γ; W es la sobrecarga por m2; de esta manera se tendrá que la presión unitaria a una altura -h- sobre un muro sometido al empuje de tierras con peso...