Para hacer la primera tentativa con respecto a las dimensiones del muro, el proyectista se quía por su experiencia, o utiliza tablas que proporcionan la relación entre el ancho de la base y la altura de los muros de sostenimiento comúnes. Para efectuar el análisis, calcula primero la magnitud de las fuerzas que actúan por arriba de la base del muro, incluídos el empuje de la tierra y el peso propio del muro, y luego investiga la estabilidad del muro con respecto al volcamiento. Finalmente calcula si el suelo de fundación tiene resistencia suficiente como para:
- impedir que el muro pueda deslizarse por el plano de su base, o uno situado por deajo de la misma,
- resistir la presión máxima en el borde exterior de la base sin que el muro llegue a volcar y
- soportar las fuerzas verticales, incluido el peso del terraplén, sin asentamiento excesivo, volcamiento, o deslizamiento hacia afuera del muro.
La mecánica de suelos interviene en dos de las operaciones descritas: el cálculo del empuje ejercido sobre el muro, y el cálculo de la resistencia del suelo de fundación frente a las fuerzas que actúan sobre el mismo.
CÁLCULO DEL EMPUJE
Los métodos teóricos para calcular el empuje están basados en las tres hipótesis siguientes:
1. El muro puede desplazarse por giro o deslizamiento en una distancia suficiente como para que se pueda desarrollar toda la resistencia al corte del terraplén o relleno.
2. La presión del agua en los poros del relleno es despreciable.
3. Las constantes del suelo que aparecen en las fórmulas del empuje tienen valores definidos y pueden determinarse con exactitud.
Todo muro de sostenimiento que no esté rígidamente soportado en su cresta, puede ceder lo suficiente como para satisfacer la primera condición. Pero para que se satisfaga la segunda condición, el sistema de drenaje de relleno debe ser proyectado y construido con el mismo cuidado con que se construye el muro, y para satisfacer la tercera, el material de relleno o terraplén debe ser seleccionado y estudiado antes de proyectar el muro.
- Métodos semiempiíricos para estimar el empuje
El más antiguo quizá, de estos métodos consiste en el uso de gráficos o tablas que proporcionan valores adecuados para la relación entre el ancho de la base y la altura para distintos tipos de muros y distintas clases de suelos de relleno. El defecto de éste método estriba en que la fundación no puede ser estudiada en forma adecuada, debido a que se desconocen las fuerzas que actúan sobre la misma.
Otro de los procedimientos de uso corriente es el conocido como método del fluido equivalente, en el cual, el muro se calcula para resistir el empuje de un líquido que se supone ejerce una presión igual a la del suelo. A pesar de lo extendido que se haya su uso, el concepto de fluido equivalente no ha conducido a la adopción de valores del peso unitario del fluido equivalente, que sean aceptables en general.
Muchos ingenieros prefieren utilizar las ecuaciones teóricas del empuje de suelos no cohesivos, tomando como ángulos de fricción interna valores que en el pasado han conducido a proyectos satisfactorios. Sin embargo, existe una gran diversidad de opiniones en cuanto a cuáles son los valores apropiados de phi que deben utilizarse en las distintas circunstancias, y además, el uso de este procedimiento para calcular el empuje de suelos cohesivos, no puede justificarse ni aún sobre una fase teórica.
Todos estos conocimientos se resumen en la forma de un procedimiento práctico para el cálculo de muros de sostenimiento, a aplicar este procedimiento debe recordarse que todo método aproximado para calcular el empuje de tierras encierra dos condiciones primordiales: está basado en hipótesis mas o menos arbitrarias y no puede aplicarse a todos los casos encontrados en la práctica.
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