Presiones activas

Cuando excavamos en un lado de un muro de contención, se crea una condición de carga desequilibrada. Como es muy obvio, el lado retenido quiere moverse hacia la zona recientemente excavada. Sin embargo, los ingenieros introducen audazmente nuestros muros de contención en el medio para solucionar el desequilibrio. En una mirada más cercana lo que está sucediendo es esto:

a) La zona excavada se descarga, la zona sobre el subsuelo se elimina y, por lo tanto, no hay presión lateral en la profundidad de excavación del centro.

b) Como resultado, el suelo retenido, que inicialmente se encuentra en estado de “reposo”, comienza a moverse hacia la excavación.

c) El resultado de este movimiento en el lado retenido es una reducción en las presiones laterales de la tierra desde el estado inicial.

d) Si este movimiento lateral sigue aumentando, la presión de tierra lateral alcanza un valor mínimo, más allá del cual no hay más caída en la presión lateral. Esencialmente, esta condición es un estado límite o, en otras palabras, una condición de falla. Esto significa que el suelo ha movilizado completamente su fuerza.

Si bien a primera vista esto puede parecer inseguro, las presiones activas de tierra tienen lugar en desplazamientos muy pequeños, por lo general menos del 3% de la profundidad total de la excavación.

Como todas las tensiones horizontales efectivas, las presiones activas de tierra  se definen como una relación de la tensión vertical efectiva por un coeficiente de presión lateral. Para condiciones “activas”, este coeficiente se define típicamente como:

Ka = [1-Sin (ángulo de fricción)] / [1 + sin (ángulo de fricción)]

Las presiones de tierra activa lateral pueden modificarse para incluir la fricción de la pared, los efectos sísmicos y la inclinación de la superficie.

¿Tiene que incluir presiones activas para el diseño de muros de contención?

Los ingenieros normalmente diseñan paredes de gravedad para presiones de tierra activas y luego aplican un factor de seguridad en el diseño general de la pared. Durante muchos años, esta práctica ha demostrado ser segura dado que el muro de contención puede experimentar pequeños desplazamientos laterales.

Presiones pasivas

Cuando excavamos en un lado de un muro de contención, se crea una condición de carga desequilibrada. Como es muy obvio, el lado retenido quiere moverse hacia la zona recientemente excavada. Sin embargo, los ingenieros introducimos audazmente nuestros muros de contención en el medio para solucionar el desequilibrio.

En una mirada más cercana lo que está sucediendo es esto:

a) La zona excavada se descarga, la zona sobre el subsuelo se elimina y, por lo tanto, no hay presión lateral en la profundidad de excavación del centro.

b) Como resultado, el suelo retenido, que inicialmente se encuentra en un estado de “reposo”, comienza a moverse hacia la excavación, mientras que el suelo del lado excavado se comprime aún más en la excavación.

c) El resultado de este movimiento en el lado de la excavación es un aumento en las resistencias a las presiones laterales de la tierra desde el estado inicial teórico para el nivel de excavación actual.

d) Si este movimiento lateral sigue aumentando, la presión lateral de tierra alcanza un valor máximo, más allá del cual no hay más aumento en la presión lateral. Esencialmente, esta condición es un estado límite o, en otras palabras, una condición de falla. Esto significa que el suelo ha movilizado completamente su fuerza.

Esta condición, si se deja sin control, puede ser insegura, en parte porque las presiones pasivas de tierra tienen lugar en grandes desplazamientos.

Como todas las tensiones horizontales efectivas, las presiones pasivas de la tierra se definen como una relación de la tensión vertical efectiva por un coeficiente de presión lateral. Para condiciones “pasivas” con fricción de pared cero y una superficie horizontal del suelo, este coeficiente se define típicamente como:

Kp = [1 + Sin (ángulo de fricción)] / [1-sin (ángulo de fricción)]

Las presiones laterales pasivas de la tierra pueden modificarse para incluir la fricción de la pared, los efectos sísmicos y la inclinación de la superficie.

¿Tiene que incluir presiones pasivas para el diseño de muros de contención?

Los ingenieros suelen diseñar muros de gravedad para presiones pasivas de la tierra y luego aplican un factor de seguridad en el diseño general de los muros. Durante muchos años, esta práctica ha demostrado ser segura dado que el muro de contemción puede experimentar pequeños desplazamientos laterales y que la presión pasiva de la tierra se utiliza para determinar un empotramiento seguro en la pared que luego se multiplica por un factor de seguridad. En Eurocódigo 7, el factor de seguridad se incorpora en los factores de reducción de la resistencia del suelo. Otro enfoque es dividir las presiones pasivas por un factor de seguridad al diseñar un muro de contención.