Presión de Tierra Lateral

La presión lateral de tierra es la presión horizontal aplicada por o sobre el suelo cuando está en contra de estructuras de pie como sótanos (edificios) y muros de contención. La presión de tierra lateral (() a cualquier profundidad es un factor (K) de la tensión vertical efectiva () y de la cohesión (c):

Activa:

Pasivo:

En Reposo:

La tensión vertical efectiva se resuelve a partir del peso unitario del suelo y la profundidad de la estructura.

La cohesión generalmente se da, y a menudo es cero para arenas o si el problema indica suelo sin cohesión. La cohesión es la “adherencia” del suelo.

Creo que vale la pena señalar que después de determinar la presión de tierra lateral a usar y determinar su magnitud, puede usar la carga distribuida que da para resolver la estabilidad de la estructura, pero repasaré algunas notas sobre eso en un poste separado.

Tipos de Presión de Tierra Lateral y las ecuaciones (simplificadas) para sus coeficientes (K)

Estoy usando la simplificada porque creo que los problemas de anchura siempre tratarán con estructuras verticales, con relleno plano por encima de la estructura de retención, y asumí que la estructura no tiene fricción contra el suelo. De lo contrario, la ecuación es demasiado grande.

La presión de tierra activa es la presión del suelo que está tratando de mover la estructura, casi todas las formas de situaciones de presión de tierra implican presión de tierra activa. El suelo que induce la presión activa se está desprendiendo de otro cuerpo de suelo (por ejemplo, el suelo detrás de un muro de contención generalmente se rompería y se desmoronaría) y está en tensión. El coeficiente de tierra activa es menor que el pasivo, los valores suelen ser de 0,2 a 0,5. Esta es la fórmula de presión de tierra activa de Rankine para una estructura vertical con cohesión asumida como cero (la mayoría de los casos):

La presión pasiva de tierra es la presión que está tratando de mantener la estructura en su lugar. El suelo que induce la presión pasiva está bajo compresión. La presión pasiva es típicamente más alta que la presión activa, con valores en el rango de 2 a 5.Esta es la misma fórmula desde arriba, excepto por la presión pasiva de la tierra (¿nota la pequeña diferencia?):

La Presión del suelo en reposo es un estado en el que se supone que el suelo y la estructura NUNCA se mueven. Piense en un portaaviones en el océano, apenas se mueve cuando es golpeado por pequeñas olas. Se supone que las estructuras como pilares de puentes masivos y cimientos que se extienden hasta el lecho de roca nunca se mueven (o es insignificante) y se puede usar la ecuación en reposo. Los valores para el coeficiente son ligeramente más altos que el activo pero menos que el pasivo, de 0,4 a 0,8 aproximadamente.

es el ángulo de fricción del suelo. Esto se le da en el aviso del problema o tiene que usar una suposición basada en el tipo de suelo. La mayoría de las referencias tienen una tabla con algunos valles asumidos de forma segura para diferentes tipos de suelo.

¿Qué pasa si la estructura no es vertical o el relleno no es horizontal?

Si la estructura no es vertical, debe usar la forma expandida de la fórmula de Rankine, o la fórmula de Coulomb. Ambos son mucho más grandes y tienen variables adicionales para tener en cuenta el ángulo de relleno desde horizontal () y el ángulo de la cara de la estructura desde horizontal (). Dudo seriamente que esto esté en la parte amplia del examen, por lo que algún día, si alguien lo solicita, puedo agregarlo a un artículo de profundidad geotécnica.

Algunas notas:

• La cohesión se resta en el estado activo porque la cohesión en el suelo está disminuyendo las fuerzas de tensión de la presión activa (el suelo está tratando de separarse y la cohesión la mantiene en su lugar).
• De manera similar, la cohesión se agrega en el estado pasivo porque ayuda a la compresión.
• Tome nota de la imagen en la parte superior de que la presión activa se acumula más lenta que la presión pasiva, esto se debe a que el coeficiente de presión pasiva es bastante más alto que el coeficiente para activa (piense en ello como pendiente). Además, por favor, no preste atención a la escala en esa imagen.

Y finalmente, aquí hay algunos ejemplos de cuando la presión del suelo es activa vs pasiva:

Activo: El suelo está retenido por un muro de contención (¡el suelo está tratando de derribar el muro!)
Suelo pasivo que sostiene la base de un muro de contención en su lugar (¡los suelos se están comprimiendo!)
Suelo pasivo al otro lado de un depósito de agua lleno. El agua en el tanque ejerce una presión sobre el suelo, el suelo lo mantiene en su lugar.
En reposo-El suelo contra uno de los pilares en el puente Golden Gate (no se mueve)

Este es un tema más largo y probablemente confuso, así que por favor haga preguntas y haré todo lo posible para dar una buena retroalimentación.