Upload
erick-saavedra
View
227
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
1/35
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA
GEOLOGICA
EMPUJE DE TIERRAS
PARTE I
GEOTECNIA I
Ing. Reinaldo Rodrguez Cruzado
Cajamarca, Octubre del 2003
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
2/35
INTRODUCCION
- El diseo y construccin apropiados de estructuras deretencin requiere un pleno conocimiento de las fuerzaslaterales que actan entre las estructuras de retencin y
las masas de suelo que son retenidas- De las fuerzas a las cuales queda sometida una
estructura de retencin, la mas significante es el empujede tierras. Se llama as al conjunto de presiones laterales
ejercidas sobre el suelo contra la pared de la estructura
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
3/35
TEORIA DE RANKINE
- El estudio se basa en la teora de Rankine, el cualconsidera el estado de esfuerzos en una cuainfinitesimal que pertenece a una masa de suelo cuya
superficie es horizontal, en el momento en que el suelose encuentra al borde de la rotura, caso denominadoestado de equilibrio plstico
- Esta teora define los estados pasivo y activo de una
masa de suelo, y es importante para el estudio de lacapacidad de soporte de suelos de cimentacin
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
4/35
ESFUERZOS EN EL SUELO EN
UN PUNTO
- Los esfuerzos verticales en una masa de suelo
varan con el peso especfico
v = gh
3 = 1tg2(45+/2)
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
5/35
ArenaNo existe
cortanteesfuerzos
cortantes
h
H
v
h
A
B
vh
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
6/35
ESTADO DE EQUILIBRIOLIMITE ACTIVO
- Cuando la presin horizontal disminuye hasta uncierto valor, se movilizar toda la resistencia alcorte del suelo, luego no ser posible mayordisminucin de la presin horizontal, h semantiene constante
- El valor h mnimo se denomina h que es lapresin activa
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
7/35
ArenaNo existecortante
esfuerzos
Principales
h
Hv
ha
A
Bg H k
a
ha , ha
45 + /2
v
h
ha
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
8/35
COEFICIENTE DE PRESION DETIERRAS (Ka)
- Se denomina as a la relacin siguiente:
Ka= ha / v
Ka= tg2(45-/2) = [ cos /(1+sen )]2
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
9/35
- Arena suelta: = 30o, el Ka= 0.333
- Arena densa: = 45o, el Ka= 0.172
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
10/35
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
11/35
EMPUJE EN REPOSO
- Se produce cuando la consolidacin es nicamentevertical sin deformacin lateral en un plano vertical
Ko= h / v
- En arcillas normalmente consolidadas y arenas Ko< 1y tiene un valor mediante:
Ko= 1 - sen
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
12/35
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
13/35
EMPUJE ACTIVO EN UN SUELOSATURADO
- Si esta presente el nivel fretico, el clculo de la distribucin deesfuerzos se har a partir de esfuerzos totales.
v= gh + g(Hh)
ha = gh Ka+ g(Hh) Ka
ha = ha + u
ha = gh Ka+ g(Hh) Ka+ wg(Hh)
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
14/35
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
15/35
EMPUJES PRODUCIDOS PORSOBRECARGAS CONCENTRADAS SOBRE
ESTRUCTURAS DE CONTENCIONSOMETIDAS A DESPLAZAMIENTOS
PEQUEOS
Si el terreno fuese un slido lineal elstico y si no hubierarozamiento en el trasds del muro, el empuje ocasionado poruna sobrecarga sobre un muro de trasds vertical y supeficial delterreno horizontal seria el doble de la tension normal producidapor dicha sobre carga sobre un plano vertical situado en la
posicion del trasds segn la teoria de boussinesq.
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
16/35
Q
2 Q
TEORIA DE BUSSINESQEs el espacio infinito elstico, homogneo e
istropico, estudiado por bussinesq (1885), en
el que se cumple la ley de Hooke y seconsidera que el lmite elstico es idntico en
comprensin y en traccin. ( Mecnica del
suelo, Celso Iglesias, Pg. 182).
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
17/35
EMPUJE ACTIVO EN
SUELOS SIN COHESION
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
18/35
Esta teora fue publicada por Coulomb en 1776,y es muy anterior a las restantes teoras de laplasticidad.
Se basa en suponer que, al moverse el muro bajola accin del empuje de las tierras, se produce el
deslizamiento de una cua de terreno limitadapor el trasds y por plano que pasa por el pie delmuro.
TEORIA DE COULOMB PARA ELCALCULO DEL EMPUJE ACTIVO EN
SUELOS SIN COHESION
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
19/35
W
F
E
F
W
H
Z
DONDE:
W = Peso efectivo de la cua de suelo.
F = La resultante de la de las fuerzas cortante y Normal sobre la superficie de falla.
E = Empuje Activo, esta est inclinada un ngulo respecto a la normal dibujada a la cara del muro
que soporta el muro, es el ngulo de friccin entre el suelo y el muro.
E
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
20/35
METODO DE CULMAN
La construccin del polgono de
fuerzas queda simplificada mediante el
artificio de girar todas las fuerzas un
ngulo (/ 2 ) en sentido horario.
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
21/35
Con esta rotacion (/ 2) los pesos quedan
situados sobre la Linea de talud Natural o sea
formando el angulo con la horizontal. E
F
W
+
W1
1
W2
2
W3
3
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
22/35
CASO DE TRASDS PLANO Y SUPEFICIE
LIBRE PLANA EXENTA DE
SOBRECARGA En tal caso el mximo se puede hallar matemticamente
y viene dado por unidad de longitud de muro, por laexpresin.
Ea= 0.5 Ka H2
En la que el coeficiente de empuje activo vale:
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
23/35
Eav
Eah
Ea
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
24/35
Para hallar la distribucin se supone que la teora de Coulomb esaplicable a la obtencin del empuje sobre cualquier trozo demuro correspondiente a la profundidad z.
De este modo se puede hallar Eaen funcin de z.
La es el empuje unitario por unidad de longitud medida segn lavertical. Entonces nos dar:
Ea = 0.5 Ka z2
El empuje unitario indicado ser:
ea = Ka z
DISTRIBUCIN DEL EMPUJE
d Ea
d z
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
25/35
METODO GRAFICO DEPONCELET PARA EL PLANO DE
DESLIZAMIENTO
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
26/35
+
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
27/35
TRASDS QUEBRADO
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
28/35
W
F
E2
E1aW
F
E2
E1a
A
B
C
D
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
29/35
TRASDS CURVO
El empuje sobre un trasds curvo se puedehallar aproximndolo por uno quebrado.
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
30/35
SOBRECARGAS
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
31/35
B
A
C
l
z
q
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
32/35
MUROS PARALELOS
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
33/35
D
C A
B
E a2
E 1
E 1
E a2
wF
F
C
D
I I
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
34/35
METODO DE LA ESPIRALLOGARITMICA
8/12/2019 Cap III Empujes de Tierras Parte i
35/35
C
A
B
Ea1/3 L
2/3 L
O
w