Planteamiento del Problema
«Los empujes que actúan sobre un muro o una pantalla se denominan presiones. En el caso más general, estos empujes consisten en la suma del empuje hidrostático, que es el resultado del peso del agua sobre el muro, y el empuje efectivo ejercido por las partículas del terreno.
El coeficiente de empuje se define como la relación entre la tensión efectiva horizontal y la vertical, y cuando no hay deformación lateral, se conoce como coeficiente de empuje al reposo, K0. Por ejemplo, un sótano es un buen ejemplo para empuje al reposo.
Sin embargo, los muros no son infinitamente rígidos y se deforman. Dependiendo de si la deformación lateral es negativa (el terreno «se descomprime») o positiva (el terreno «se comprime»), se pueden distinguir los empujes activos, Ka, y los empujes pasivos, Kp, con la relación Ka < K0 < Kp.
Para movilizar el empuje pasivo, se requieren desplazamientos del muro contra el terreno significativamente mayores que los necesarios para alcanzar una situación de empuje activo, con movimientos hacia la zona de excavación.
Cuando el empuje pasivo es favorable, es común despreciar su efecto debido a la imprecisión en la determinación de su valor real. Por motivos de seguridad, también se puede aplicar un coeficiente reductor, como por ejemplo, 1,5, para tener en cuenta posibles incertidumbres en el cálculo y garantizar un diseño más conservador.»
La importancia de las deformaciones en el análisis de empujes sobre muros
La afirmación inicial de que los empujes sobre un muro son presiones, y que en general se componen del empuje hidrostático y el empuje efectivo del terreno, es correcta. El coeficiente de empuje también se define como la relación entre las tensiones horizontales y verticales, y su valor depende de la deformación lateral del muro.
El punto clave a destacar es que las deformaciones del muro tienen un impacto significativo en el tipo de empuje que se desarrolla.
- Empuje al reposo (K0): Se produce cuando no hay deformación lateral del muro. Un ejemplo es un sótano, donde el muro está confinado por el terreno adyacente.
- Empuje activo (Ka): Se produce cuando el muro se desplaza hacia afuera, «descomprimiendo» el terreno. Esto reduce la resistencia del suelo y genera un empuje menor que el empuje al reposo.
- Empuje pasivo (Kp): Se produce cuando el muro se desplaza hacia adentro, «comprimiendo» el terreno. Esto aumenta la resistencia del suelo y genera un empuje mayor que el empuje al reposo.
Es importante tener en cuenta que movilizar el empuje pasivo requiere un desplazamiento considerable del muro hacia el terreno. En la práctica, esto puede ser difícil de lograr y puede tener consecuencias no deseadas, como la compactación del suelo o la ruptura de estructuras adyacentes.
Por lo tanto, en la mayoría de los casos, se suele despreciar el efecto del empuje pasivo en el diseño de muros. Esto se debe a la dificultad de calcular su valor real y a los riesgos asociados con su movilización. En su lugar, se suele utilizar el empuje activo como un valor más conservador.
Resumen
En resumen, el análisis de empujes sobre muros no puede realizarse sin considerar las deformaciones del muro. La comprensión de cómo las deformaciones afectan al tipo de empuje que se desarrolla es fundamental para un diseño seguro y eficiente.
Además de las consideraciones mencionadas, es importante tener en cuenta otros factores que pueden afectar el comportamiento de los empujes, como:
- Las propiedades del terreno: Tipo de suelo, densidad, cohesión, ángulo de fricción interna.
- Las características del muro: Altura, rigidez, profundidad de cimentación.
- Las condiciones de carga: Cargas permanentes, sobrecargas, sismos.
