Cálculo de Empujes de Tierra: Teorías y Factores de Seguridad
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Para el cálculo de los empujes de tierra se utilizarán las siguientes teorías:
- Teoría de Rankine
- Teoría de Coulomb
El análisis de los empujes de tierra tiene como objetivo conocer los esfuerzos que la masa de suelo ejerce sobre una pared vertical para verificar estructuras de contención, mediante la obtención de factores de seguridad.
Factores de Seguridad
- Factor de seguridad al deslizamiento
- Factor de seguridad al volcamiento
- Factor de seguridad de la resultante de fuerzas
Presión Lateral de Tierra en Estado de Reposo
La masa de suelo se encuentra en condición de reposo o estado de reposo cuando las condiciones de los esfuerzos en la masa de suelo permiten una deformación vertical, por efecto de una carga, pero no se puede deformar horizontalmente debido al confinamiento del mismo suelo bajo las mismas condiciones de carga.
El empuje que ejerce el suelo en estado de reposo se denota por e0, empuje en estado de reposo, y se determina a partir del esfuerzo vertical y la relación que existe entre la distribución de una carga en reposo.
Teoría de Rankine
La teoría de Rankine basa su cálculo de las presiones de tierra en la teoría de equilibrio plástico, condición en que cada elemento de la masa de suelo está a punto de fallar.
Hipótesis Fundamentales de la Teoría de Rankine:
- Suelo: suelo homogéneo, superficie de rotura plana.
- Muro de contención: con posibilidad de deslizar, coronamiento horizontal, pared lisa y vertical.
Si al muro de contención se le permite desplazamiento, alejándose del suelo una distancia determinada, permitirá que cada elemento de la masa de suelo se desplace lateralmente, provocando que la presión del suelo sobre el muro de contención a cualquier profundidad decrezca. El esfuerzo vertical permanecerá constante.
Presión Activa
Para el caso general, se considera ea como empuje activo, de acuerdo al empuje de suelo, efecto de la cohesión y la existencia de una sobrecarga en el coronamiento del terreno que se ubique en el trasdós del muro.
Si al muro de contención se le permite desplazamiento hacia la masa de suelo, permitirá que cada elemento de la masa de suelo se desplace lateralmente, provocando que la presión del suelo sobre el muro de contención a cualquier profundidad incremente. El esfuerzo vertical permanecerá constante.
Presión Pasiva
Para el caso general, se considera ep como empuje pasivo, de acuerdo al empuje de suelo, efecto de la cohesión y la existencia de una sobrecarga en el coronamiento del terreno que se ubique en el trasdós del muro.