MODULO: 03 MECANICA DE SUELOS

DOCENTE: Ing. GUSTAVO AYBAR ARRIOLAINTEGRANTES: ARCE GOMEZ, Faustino HUAMAN CCENTE, GustavoANDAHUAYLAS-APURIMAC 2015TEMA: PRESION LATERAL DE LA TIERRRA

PRESION LATERAL DE LA TIERRRA

Introduccin OBJETIVO GENERAL:Determinar e identificar las presiones que ejercen los suelos y rellenos sobre los muros de contencin en las diversas obras infraestructuras y viales.

OBJETIVO ESPECIFICO.

Identificar los empujes pasivos y activos que ejercen los suelos y rellenos en los muros de retencin.Determinar criterios de diseo para la estabilizacin de presiones laterales ejercidas por el suelo durante el diseo y proyeccin en las obras viales y estructurales

PRESION LATERAL DE TIERRA.

Es lapresin que elsuelo ejerce en elplano horizontal que se presentan detrs de los muros de contencin los cuales son muy difciles de estimar, debido a variantes como:Los tipos de materiales de relleno.Compactacin y grado de humedad del relleno.Los tipos de materiales debajo de la cimentacin del muro.

llama presin activa. El suelo se desplaza hacia la estructurapresin pasiva de suelo. La estructura se desplaza hacia el suelo

Empuje pasivo

Como o = z, tenemos, h = Ko (z)Para suelos de grano grueso, el coeficiente de presin de tierra en reposo se estima por la relacin emprica (Jaki,1944): Ko = 1 sen Donde = ngulo de friccin efectiva. Para suelo de grano fino, normalmente consolidados, Massarsch (1979) sugiri la siguiente ecuacin para Ko :la distribucin la distribucin de la presin de tierra en reposo sobre un muro de altura H. la fuerza total por unidad de longitud de muro , Po, es igual al rea del diagrama de presiones, por lo que:

Presin efectiva vertical:

TEORIA DE RANKINE DE LAS PRESIONES DE TIERRA, ACTIVA Y PASIVA

La teora de Rankine, desarrollado en 1857, es una solucin de campo de esfuerzos que predice empuje activo y pasivo. Se supone que el suelo es cohesivo, la pared es sin friccin la interface suelo-pared es vertical, la superficie de falla en que se mueve el suelo es plana, y la fuerza resultante que tiene un ngulo paralelo a la superficie de relleno.

Masa de sueloEstado equilibrio: en cada punto una masa de suelo esta a punto de fallarOcurre falla del suelo denominado estado de rankineEsta fallas se llaman planos de deslizamiento

Estado pasivo de RankineEl esfuerzo horizontal efectivo principal se incrementara donde el muro alcanzara a un estado de falla llamado estado pasivo de rankine Ocurre falla del suelo denominado estado de rankine

EFECTOS DE LA CEDENCIA DEL MURO.

En los muros, un movimiento grande del muro es necesario para alcanzar un estado de equilibrio plstico, sin embargo la distribucin de presin lateral de tierra es influenciado por la manera que muro realmente cede.Los cuales en mayora de muros de retencin ocurre por simple traslacin o rotacin respecto a la base.

si el muro AB gira de manera que se desplac una masa de suelo triangular quedando ABC el muro alcanzar el estado activo de rankine, pero el ngulo de desplazamiento que forma esta masa de suelo triangular con respecto a la horizontal corresponde a (45 + /2), que se encuentra en un estado de equilibrio plstico limitada por BC cua de suelo. El suelo limitado por la zona ABC que corresponde a la masa triangular del suelo, esta sufre una deformacin unitaria en todos partes en direccin horizontal.

Estado pasivoEn cada punto del suelo del suelo en la zona triangular ABC sufre la misma deformacin unitaria en la direccin horizontal que es igual a Lp/Lp requeridos para alcanzar al estado de Rankime Variacin de la magnitud de la presin lateral de tierra con inclinacin de muro

Diagrama para la distribucin de la presin lateral de tierra contra muros de retencin sin cohesin en plano horizontalCaso activoEn la figura muestra un muro de retencin con relleno de suelo sin cohesin que tiene una superficie horizontal en el terreno por lo cual el peso especifico, y el ngulo de friccin para un estado de activo de Rankine de la presin de tierra en muros de retencin a cualquier profundidad. n

Diagrama para la distribucin de la presin lateral de tierra contra muros de retencin sin cohesin en plano horizontalFuerza total por longitud unitariaRepresentada por rea del triangulo

RELLENO. SUELO SIN COHESIN PARCIALMENTE SUMERGIDO SOPORTANDO SOBRECARGA

A la profundidad z = H,

Donde =sat - w. La Variacin de a con la profundidad se muestraLa presin lateral sobre le muro de la presin de poro entre z = 0 y H1 es 0, y para z > H1, esta aumenta linealmente con la profundidad. En z = H,

El diagrama de la presin lateral total a, es la suma de los diagramas de presin mostrados. La Fuerza Activa total por longitud unitaria del muro es el rea del diagrama de la presin total. Entonces

TEORA DE LA PRESIN DE TIERRA DE COULOMB

Hace ms de 200 aos, coulomb (1776) presento una teora para las presiones activa y pasiva de tierra contra muros de retencin, en la cual, supuso que la superficie de falla es un plano. La friccin del muro se tom en consideracin. CASO ACTIVOSea AB en la figura a y b la cara posterior de un muro de retencin que soporta un suelo granular cuya superficie forma una pendiente constante con la horizontal.BC es una superficie de falla de prueba. En la consideracin de estabilidad de la cua probable de falla ABC, las siguientes fuerzas estn implicadas (por longitud unitaria de muro):W, el peso efectivo de la cua de suelo.F, la resultante de las fuerzas cortantes y normal sobre la superficie de falla, BC, la cual esta inclinada un ngulo respecto a la normal dibujada al plano BC.P la fuerza activa por longitud unitaria de muro. La direccin de P esta inclinada un ngulo o respecto a la normal dibujada a la cara del muro que soporta el suelo. O es el ngulo de friccin entre el suelo y el muro.

Despus de resolver la Ec., cuando la relacin de se sustituye en la Ec., obtenemos la presin activa de tierra de Coulomb como.Donde Ka es el coeficiente de la presin activa de tierra Coulomb, dado por

CASO PASIVOUn muro de retencin con un relleno sin cohesin inclinado similar al considerado en la figura 9.20a. El polgono de fuerzas por equilibrio de la cua ABC para el estado pasivo se muestra en la figura 9.21b. Pp es la notacin para la fuerza pasiva.

Donde Kp = coeficiente de presin de tierra pasiva para el caso de CoulombPresin pasiva de coulomb: (a) cua de falla de prueba; (b) polgono de fuerzas

Esta es la misma relacin que se obtuvo para el coeficiente de presin de tierra pasiva en el caso de rankine dado por la Ec. (9.19)ANALISIS APROXIMADO DE LA FUERZA ACTIVA SOBRE MUROS DE RETENCINDondeLa figura muestra un muro de retencin similar con un relleno granular que tiene una superficie inclinada del terreno. La ecuacin (9.48), o solucin de Rankine, se utiliza para determinar la fuerza activa sobre un plano vertical que pasa por el taln del muro, que entonces se suma vectorialmente al peso de la cua de suelo ABC2 para el anlisis por estabilidad. Sin embargo, note que la direccin de la fuerza activa de Rankine.

Soluciones para presiones laterales de tierra.

Gaviones.

Gaviones

Banquetas Recubrimiento con concretoProteccin con biomanta

Enmallado de rocas sueltasMuro regido

Conclusiones El adecuado diseo de estas estructuras requiere la estimacin de la presin lateral de tierra, que es en funcin de varios factores como: a) el tipo y magnitud del movimiento de la estructura de retencin, b) los parmetros de resistencia cortante del suelo, c) peso especfico del suelo y las condiciones de drenaje en el relleno.para contrarrestar las presiones laterales del suelo es necesario tener conocimiento de las teoras como de Rankine y de Coulomb lo cual nos permite determinar el coeficiente de presin activa y pasiva, con las cuales se podr determinar presin vertical y presin horizontal que sufre en los muros de contencinExiste rozamiento entre el terreno y el muro de contencin.El correcto funcionamiento del muro de contencin no depende mucho del diseo del muro sino del material que se coloca en el relleno.De todos los posibles planos de deslizamiento el que realmente se produce es el que lleva un valor de empuje mximo.

GRACIAS

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