ensayo

CAPITULO 6

EMPUJE DE TIERRAS.

6.1 Clasificación de los elementos de retención

En la práctica de la Ingeniería Civil, es común el tener que realizar obras en las cuales se tengan diferencias de niveles en suelos; como es el caso de sótanos, andenes, rampas de acceso, plataformas industriales, etc.; así como también realizar cortes en caminos, ferrocarriles, etc.; debido esto, esnecesario construir elementos de retención que nos proporcionen estabilidad y seguridad.

Un elemento de retención proporciona un soporte lateral a un talud o a un suelo vertical, pueden ser de mampostería, concreto simple, concreto armado, de acero, de madera, etc., sin embargo con la finalidad de establecer un criterio de clasificación de éstos elementos, se considerarán como rígidos y flexibles.Los elementos de retención rígidos, son básicamente los muros que proporcionan la estabilidad por gravedad, o como comúnmente se dice: por peso propio; pueden ser de mampostería de piedra, concreto simple, etc.



Fig. 6.1 Elemento de retención rígido

Los elementos de retención flexibles, son elementos de poco espesor (como los tablestacados) sometidos a momentos flexionantes y queestructuralmente se diseñan de concreto armado, acero, etc.


Fig. 6.2 Elemento de retención flexible

Existen elementos de retención que pueden quedar en “medio” de estas dos clasificaciones, como son las losas con contrafuertes, que son una combinación de ambos.

6.2 Estado de reposo

Considerando un elemento de suelo (imaginando un cubo), localizado a una profundidad z, de una masa de suelo,éste se encuentra sometido a esfuerzos en función de la profundidad.



Fig. 6.3 Esfuerzos verticales y horizontales en una partícula de suelo

Considerando los planos horizontales y verticales, los esfuerzos a los que está sometida la partícula serán los esfuerzos efectivos verticales y esfuerzos efectivos horizontales, que en caso de estar seco el suelo, éstos serán los esfuerzos verticalestotales y los esfuerzos horizontales totales, respectivamente.


Esfuerzos efectivos
Esfuerzos totales
Verticales
σ ´v
σ v
Horizontales
σ´ h
σ h

Suelos seco:

σ ´ v =σv (6.1)
σ ´ h =σh (6.2)

Si en forma“instantánea”, se colocara un elemento de retención, sin ninguna deformación horizontal, este elemento quedaría sujeto a una presión horizontal igual a la presión de confinamiento h σ
Fig. 6.4 Esfuerzo en la partícula por confinamiento
Por su comportamiento plástico el esfuerzo vertical es prácticamente mayor que el
esfuerzo horizontal.
v h σ 〉σ (6.3)
Por lo que lo que la relación entre el los esfuerzos:horizontal y vertical, lo
conocemos como Ko, coeficiente estado de reposo.
v
h
o K
σ
σ
= (6.4)
110
Como se puede observar el esfuerzo horizontal σ h está en función del esfuerzo
vertical σ v. Como el esfuerzo vertical se determina considerando el peso que tiene la
partícula encima:
σ v =γz (6.5)
El esfuerzo horizontal se puede determinar como:
K ( z) h o σ = γ (6.6)
Los valores deKo generalmente varían de 0.5 a 1.0, con lo que se puede hacer
una estimación del empuje al cual estaría sujeto un elemento de retención que estuviera
en esta condición de estado de reposo.
Ejemplo
Determinar el empuje en estado de reposo sobre un elemento de retención de
paramento vertical de 4 m. de altura, que contiene una arena seca con un peso especifico
γ=1.8 t/m3 y un coeficiente deestado de reposo Ko=0.6.
a) Suelo seco
b) Con N.A.F. a 1m. de profundidad a partir de la superficie
a) Suelo seco
Como se puede ver la resultante del área de esfuerzos horizontales Eo, determina
el empuje en estado de reposo:
2
2
E 1 K H o o= γ
111
(0.6)(1.8)(4) 8.64
2
= 1 2 = o E
E t m o = 8.64 /
b) Con N.A.F. a 1m. de profundidad a partir de la superficie
²
²
²
² ²
´...