EMPUJE Y MUROS DE CONTENCIÓN

Estructura de contención • El objetivo de las estructuras de contención es resistir los empujes ejercidos por el suelo de tal manera de que sean transmitidos de manera segura • Los muros de contención se diseñan para resistir las tensiones generadas y transmitidas por el suelo • La finalidad del diseño de una estructura de contención es asegurar su estabilidad estática y dinámica, la cual se evalúa para evitar falla por volcamiento, deslizamiento, capacidad de soporte o asentamiento.

Un muro de contención es una estructura que se utiliza para proporcionar soporte lateral a un terreno, que en ocasiones es un suelo natural y en otras es un relleno artificial. Los sistemas estabilizados externamente resisten los empujes de tierra por su peso propio y rigidez. • Los sistemas estabilizados internamente refuerzan el suelo para proveer la estabilidad necesaria. 

Empuje: Tensiones entre el suelo y la estructura de contención. Estos se clasifican en empuje en reposo, activo y pasivo.

Empuje en reposo: ocurre cuando el suelo no se deforma (no puede expandirse ni contraerse) , en cambio los empujes activo y pasivo se utiliza para describir las condiciones límite o de fluencia plástica del suelo. • Empuje activo: El suelo aplica las tensiones laterales contra la estructura, induciendo desplazamientos laterales o rotación de estructura de contención • Empuje pasivo: Las tensiones son aplicadas por la estructura de contención contra el suelo, el cual para desarrollarse requiere de grandes desplazamientos de estructura

Muro gravitacional: resistencia depende en gran medida en su peso, son generalmente de hormigón armado o macizo. Tienen una forma triangular ya que el empuje activo aumenta con la profundidad, por lo que la base o fundación tiene un ancho mayor. No superar los 3 a 4 metros de altura para no ocasionar una falla por volcamiento.

Muro en voladizo: Tienen una mayor altura a los gravitacionales, se debe a que este tipo de estructura resiste por rigidez en vez de masa o peso.

Muro entramado: Encierra el material con elementos longitudinales entrelazados que pueden ser de madera, acero u hormigón, esto se analiza como un muro de gravedad. (chapa)

Gaviones: Fabricados con alambres de alta resistencia, recubiertos con plástico, conforman espacios de 1m x 1m de sección transversal por 2 m de largo, los cuales son rellenados con bolones o gravas. (ácido).

TABLA ESTACA: • Están formados por delgados pilotes (entrelazados) que son hincados en el suelo. • Son estructuras flexibles cuya estabilidad depende del anclaje en la parte empotrada, del soporte lateral, o de la fijación a una estructura rígida.

El empuje pasivo ocurre cuando un elemento rígido empuja contra el suelo. La fuerza horizontal aplicada contra el suelo crece con el desplazamiento del elemento rígido.

Empuje coulomb

planteo el equilibrio estático de fuerzas sobre una cuña triangular de suelo, bajo una condición de falla activa formada detrás de un muro.

Empuje estático sobre un muro gravitacional a) cuña y fuerzas aplicadas, b)Polígono de fuerzas de equilibrio y c) Dimensiones

Rankine

Diseño de muros de contención • Para el diseño de muros de contención se debe evaluar la estabilidad, si el diseño inicial no cumple, se debe rediseñar para que cumpla con el factor de seguridad (FS) requerido. 

Análisis de estabilidad 1. Análisis por volcamiento (Factor de seguridad respecto al volcamiento) 2. Falla de deslizamiento en la base (FSdeslizamiento.) 3. Falla de capacidad de carga en la base. (La presión vertical se transmite del suelo a la base de la losa del muro, por ende se debe analizar la capacidad de carga ultima del suelo).

Diferencias: Rankine no considera la fracción entre el muro y el suelo.

Estabilidad de taludes

Se denomina talud a aquella excavación realizada en roca o suelo que consta de una pared con cierta inclinación y altura, la cual puede ser construida artificialmente o de manera natural. tienen un uso mundialmente generalizado en carreteras y caminos.

Factores que influyen en inestabilidad de taludes:

Condicionantes: estratigrafía y litología. Estructura geológica. Condiciones hidrogeológicas. Prop físicas, resistentes y deformaciones. Tensiones.

Desencadenantes: Sobrecargas estáticas. Cargas dinámicas. Cambios condiciones hidrogeológicas. Factores climáticos. Variaciones en geometría. Reducción de parámetros resistentes.

Tipos de deslizamientos • Plano • Circular • No circular • Compuesto.

Deslizamiento en talud infinito Se asume que el talud se extiende infinitamente en todos sus lados y dentro de un tramo se analiza la inclinación que le permite la estabilidad.

Las fallas circulares son muy recurrentes, los que suelen atribuirse a suelos sedimentarios que tienden a ser homogéneo, uniforme e isotrópicos.

Métodos de las dovelas En un análisis de tensiones efectivas 𝜏 es función de la tensión normal sobre la superficie de falla. Aunque en los taludes anteriores se modelo o se analizo un talud como un solo elemento, también puede dividirse, y a esto le llamamos Dovelas.

Solución simple de Greenwood • El factor de seguridad FS para tensión efectiva en términos de fuerza resultante.

Procedimiento método de las dovelas: método Fellenius 1.) Definir el numero de dovelas, recuerde que debe tener un ancho b (no necesariamente el mismo para cada dovela), y este debe abarcar todo el talud. 2.)Obtener para cada dovela el ancho de la base ∆ℓ y la inclinación de su base con la horizontal 𝛼. 3.)calcule el área, ya sea húmeda o saturada y determine el peso de la masa de suelo. Determine la presión de poros (u) de cada dovela. En ausencia de NAF, u = 0 para todas las dovelas. 4.)Calcular el momento resistente y actuante de cada dovela 5.) Calcule el factor de seguridad.

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