CARGAS QUE ACTAN SOBRE LOS MUROS DE SOSTENIMIENTO
Los muros de sostenimiento estn sometidos al empuje activo y
pasivo del suelo, a su peso propio y del relleno, a la reaccin
vertical del terreno, a la friccin en la base y, eventualmente, a
sobrecarga en el relleno y subpresin.
FUERZAS ACTUANTES
1. El peso propio del muro, esta fuerza que acta de centro de
gravedad de la seccin, puede calcularse cmodamente subdividiendo
dicha seccin, en reas parciales de clculo sencillo.2. La presin del
relleno contra el respaldo del muro, con su correspondiente
intensidad y distribucin.3. El componente normal de las presiones
en la cimentacin usualmente se considera a la presin en la
cimentacin como linealmente distribuida, dado como resultado un
diagrama trapecial. La resultante vertical de estas presiones (Ev),
acta en el centro de gravedad del diagrama.4. La componente
horizontal de las presiones en la cimentacin, la resultante de
estos efectos horizontales se representa como F en la figura. La
distribucin de estas presiones horizontales se supone anloga a la
de las presiones normales en arenas y uniforme en suelos
plsticos.5. La presin de la tierra con el frente de muro. El nivel
de desplante de un muro de contencin debe colocarse bajo una zona
de influencia de las heladas y a nivel que garantice la adecuada
capacidad de carga del terreno, as la tierra colocada en el frente
del muro ejerce una resistencia E(en la figura), sin embargo esta
suele omitirse en los calculo en algunas ocasiones.6. Fuerzas de
puente: se incluyen aqu el conjunto de fuerzas actuantes sobre el
muro si esta forma parte, por ejemplo de un estribo de puente, el
peso propio de los elementos de puentes, la fuerza de drenaje,
centrifugas para puentes en curva, debe ser considerada.7. Las
sobrecargas: estas actuantes sobre el relleno usualmente
uniformemente distribuidas.8. La fuerza de filtracin: si se permite
la acumulacin de agua detrs del muro, genera presiones hidrostticas
sobre l, independientemente del relleno que se tenga.9. Las fuerzas
debidas a la supresiones: cuando el drenaje bajo el muro no es
correcto o ha sufrido desperfecto, puede almacenarse agua; si la
cimentacin es impermeable, el agua puede fluir a lo largo de ella
emergiendo a la superficie del suelo en el frente del muro; estas
condiciones puede haber riesgo de turificacin, en cimentaciones
permeables el agua que sale a la superficie puede ser poca, pero en
todo caso, se producirn presiones de agua contra materiales
constituyentes del muro (suelo presiones).10. La vibracin: las
vibraciones del trnsito esto puede incrementar las presiones contra
muros cercanos.11. El impacto de las fuerzas, ciertas causa
externas, tales como movimiento de vehculos y otras puede producir
impacto sobre el relleno del muro, esto efectos tienden a ser
amortiguados por el propio relleno y no suelen tomarse en
cuenta.12. Los temblores: el efectX So de los movimientos ssmicos
pueden ser el aumentar momentneamente la presin lateral contra el
muro, el efecto no puede ser de gran consideracin pero en zonas
crticas puede tomarse en cuenta incrementando los empujes
calculados en un 10 %.13. Las acciones de las heladas: cuando el
drenaje de los rellenos no es adecuado, la parte superior del mismo
puede saturarse y en condiciones climticas apropiadas, el agua
puede helarse, esto puede producir expansiones de cierta
importancia en el relleno sobre el muro y este efecto puede hacerse
notable cuando se repite frecuentemente, estos efectos se evitan
con drenaje apropiado.14. Las expansiones debidas al cambio de
humedad en el relleno. Estos problemas son frecuentes en terrenos
arcillosos, en lo que la expansin produce un aumento en las
presiones laterales sobre el muro, este aumento de presiones est
limitado por condiciones de fluencia del muro, cuando el suelo se
seca se contrae, disminuyendo la presin correspondiente, la
reiteracin de estos proceso pueden ser perjudicial, el efecto puede
presentarse ms intensamente en la superficie del terreno
aproximadamente; puede evitarse de gran parte con estratos
horizontales de material grueso, que acta como dren.
FUERZAS IMPORTANTESEmpuje del sueloEl empuje del suelo es un
parmetro difcil de estimar. Existen muchas teoras en Mecnica de
Suelos para su determinacin, cada una con limitaciones para su
aplicacin. El comportamiento de los suelos granulares es diferente
que el de los suelos cohesivos. En el presente trabajo slo se
presentar la teora de Rankin, la cual es vlida para suelos
granulares, incompresibles y homogneos. Esta teora desprecia la
friccin entre el muro y el suelo.La distribucin del empuje del
suelo es compleja, sin embargo es usual asumir una distribucin
Lineal, similar a la generada por los lquidos, como se muestra en
la figura .Esta suposicin es adecuada para suelos granulares y
secos.
Segn Rankine, la resultante del empuje activo es igual a:
donde: w: Peso especfico del suelo.: ngulo de friccin interna
del suelo.H: Altura del relleno que ejerce el empuje activo.La
resultante del empuje pasivo es:
En la Tabla se muestra algunos valores referenciales del peso
especfico y ngulo de friccin interna para algunos tipos de
terrenos.
Si el relleno tiene cierta pendiente, entonces los coeficientes
Ca y Cp estn dados por:
Donde: : Pendiente del relleno.En este caso, la resultante tiene
una inclinacin similar a la pendiente del relleno, como se muestra
en la figura .
Peso del rellenoEl peso del relleno puede estimarse con los
valores presentados en la Tabla.Reaccin del terrenoLa reaccin del
terreno se determina mediante las expresiones presentadas en la
seccinFriccin en la baseLa friccin en la base es igual a la reaccin
del suelo multiplicada por el coeficiente de friccin entre el suelo
y el concreto. Los coeficientes de friccin son,
aproximadamente:Concreto o mampostera contra arena limosa media a
gnksa, grava limosa .:.... p=0.55Concreto o mampostera contra grava
limpia, arena gruesa .....................................
p=0.45Limo no plstico
...............................................................................................................................p=0.35Roca
slida sana
................................................................................................................................p=0.60Sobrecarga
en el rellenoEl efecto de la sobrecarga en el relleno produce un
efecto similar al generado por un incremento hs, en la altura de
relleno, donde:
Siendo: ws: Sobrecarga en el rellenow: Peso especfico del
sueloEsta expresin es vlida slo si la sobrecarga es uniforme en
todo el relleno .Para los casos en los cuales la sobrecarga no acta
sobre todo el relleno, se han desarrollado teoras que buscan
estimar el efecto de esta carga sobre el muro. Una de las ms
simples propone, para situaciones como la mostrada en la figura
13.4.b, que se considere que el empuje debido a la sobrecarga acta
por debajo de la superficie del relleno, a una distancia igual a la
existente entre el muro y la zona de aplicacin de la
sobrecarga.
a) Sobrecarga uniforme sobre todo el relleno
(b) Sobrecarga aplicada en parte del rellenoSubpresin:Si el
nivel fretico es elevado entonces se genera subpresin en la base.
Esta fuerza puede atentar contra la estabilidad de la estructura.
Si el lquido no fluye de un lado a otro del muro, la subpresin del
agua puede estimarse por las leyes de la hidrosttica. Si la presin
es diferente a uno y otro lado del muro, entonces el agua tender a
fluir de la zona donde sta es mayor a aqulla donde es menor. En
este caso la distribucin de presiones en la base es ms difcil de
estimar. El anlisis de este tipo de carga no es objetivo del
presente trabajo pues constituye un caso particular que merece la
atencin de un especialista de Mecnica de Suelos.
