Ensayos de estabilidad para muros de contención.
Se realizan pruebas de vuelco y deslizamiento para asegurar la estabilidad de los muros de contención. Además, también se comprueba la presión del campo base para confirmar que está dentro de los límites. En este cálculo nos centramos en las dos pruebas de estabilidad: deslizamiento y vuelco.
Instalaciones
- Ángulo de fricción del suelo 30
- Coeficiente de fricción entre suelo y hormigón 0,5
- Densidad seca del suelo 18 kN/m 3
- En este cálculo no se tiene en cuenta el nivel freático. (Al considerar la presión del agua, debemos considerar el peso unitario del suelo bajo el agua y, dependiendo de la acción capilar del suelo, también el peso unitario saturado del suelo).
- Para simplificar el cálculo, no se tienen en cuenta cargas adicionales.
Presión activa sobre el suelo = (1 – Sinϕ) / (1 + Sinϕ)
= (1 – Sen30) / (1 + Sen30)
= 0,333
Presión pasiva del suelo = (1 + Sinϕ) / (1 – Sinϕ)
= (1 + Sen30) / (1 – Sen30)
= 3.0
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Presión en la base = K A γ h
= 0,333 x 18 x 3,9
= 23,377kN/ m2
Fuerza lateral = 0,5 × 23,377 × 3,9
= 45,584kN
Peso del suelo en los cimientos = 2,6×3,4×18
= 159,12 kN
Cuando el muro de contención cae, gira alrededor del punto “A”. Por lo tanto, se mide el momento alrededor del punto "A" para determinar el momento de vuelco y el momento de restauración.
Momento de rotura = 45,584 x 3,9/3
= 59,259 kN·m
Par de restauración = 159,12 x (2,6/2 +0,4)
= 270,504 kN·m
Factor de seguridad real = 270,504 / 59,259
= 4,565
Cabe señalar que en este cálculo no se tuvo en cuenta el peso propio de la estructura. Incluso sin el peso propio de la construcción, hay un momento para una mayor restauración.
Generalmente se supone que el factor de seguridad contra resbalones es 1,5. Sin embargo, puede variar según los requisitos del proyecto. Aquí el valor está significativamente por encima del valor requerido. Por tanto, se puede suponer que la resistencia al vuelco es satisfactoria.
Prueba de deslizamiento
El desliz se puede explicar de dos maneras. Para evitar que la estructura se deslice se puede tener en cuenta la fuerza de fricción entre el suelo y el hormigón o la presión pasiva generada por una cuña de corte.
Caso 01: Sin anclaje de corte, solo considere la fricción entre el suelo y el concreto
En este cálculo se debe tener en cuenta el peso de la estructura, ya que amplifica la reacción dando como resultado una mayor fuerza de fricción.
Densidad del hormigón = 24 kN/m 3
Peso de la estructura = (3,9×0,4 + 2,6×0,5)x24
= 68,64kN
Peso total = peso del piso + peso de la estructura
= 159,12 + 68,64
= 227,76kN
Suponga un coeficiente de fricción entre el suelo y el hormigón de 0,5. Este valor puede variar dependiendo de la naturaleza del suelo.
Fuerza de fricción = 0,5 x 227,76
= 113,88kN
Fuerza cortante = 45,584 kN
Factor de seguridad = 113,88 / 45,584
= 2,5
Generalmente mantenemos el factor de seguridad alrededor de 1,5 contra resbalones. El factor de seguridad real es significativamente mayor que el valor permitido. Entonces deslizar está bien.
Caso 02: Suministro de elemento de resorte de corte
Algunos ingenieros se muestran reacios a utilizar la fuerza de fricción para evitar que los muros de contención se deslicen porque las condiciones del terreno pueden ser variables e impredecibles. Además, a medida que aumenta la altura del muro de contención, generalmente se tiene en cuenta el efecto de la presión pasiva. Aunque el cálculo anterior es satisfactorio para el deslizamiento, también podemos proceder con este método para hacernos una idea del concepto.
La altura de la cuña de corte se puede determinar de la siguiente manera
Factor de seguridad = Fuerza de deslizamiento permitida / Fuerza de deslizamiento real
Fuerza de deslizamiento permitida = FOS (fuerza de deslizamiento real)
0,5 ( KP γ h) h = 1,5 x 45,584
H2 = 1,5 x 45,584 / (0,5 K P γ)
= 1,5 x 45.584 / (0,5 x 3 x 18)
= 2.532
altura = 1,6 m
Para crear una presión pasiva superpuesta, se requiere una altura de capa de suelo de 1,6 m, si asumimos la movilización completa de la presión pasiva y despreciamos la fricción debajo de los cimientos.
Según la figura anterior, la cobertura del suelo sobre la base es de 0,5 m y el espesor de la base es de 0,5 m.
Profundidad del resorte de impulso = 1,6 – 0,5 – 0,5
= 0,6 m
Prever una cuña de corte con una altura de 600 mm.
También establece que debemos verificar la presión debajo de los cimientos y que debe estar por debajo de la capacidad de carga permitida del suelo.
