Fundamentos y Teorías del Empuje de Tierras en Estructuras de Contención

Empuje de Tierras

El empuje de tierras se define como la carga que el terreno ejerce sobre una estructura de retención de suelo. Este fenómeno depende de diversos factores críticos:

• Geometría de la estructura.
• Tipo de terreno.
• Procedimiento constructivo.
• Deformaciones posteriores a la construcción.
• Acciones externas sobre la superficie del terreno.
• Flujo de agua.
• Acción sísmica.

Teorías Clásicas de Empuje

Teoría de Rankine

Esta teoría relaciona las tensiones del suelo bajo ciertas hipótesis ideales que rara vez se cumplen en casos prácticos (masa de suelo semi-infinita y homogénea, superficie horizontal, paramento vertical que admite desplazamiento y ausencia de fricción entre el suelo y el muro). Por ello, se utiliza principalmente cuando se requieren soluciones aproximadas a problemas reales.

Teoría de Coulomb

Realiza el estudio de una cuña de falla delimitada por un paramento y una superficie plana (plano de falla). La resolución del problema se realiza mediante tanteos hasta identificar el plano de falla crítico. Este procedimiento es ideal para problemas de mayor complejidad, ya que admite terrenos con rellenos irregulares y paramentos no verticales. El objetivo es determinar el empuje activo máximo, que representa el valor más desfavorable.

Teoría de Terzaghi

Es un método semiempírico que clasifica los suelos en tipos identificables. Mediante el uso de un ábaco, se determina el empuje del suelo de forma práctica y rápida. Aunque es muy eficiente, su uso suele limitarse a muros de hasta 6 metros de altura.

Diferencias entre Elementos de Contención Rígidos y Flexibles

El comportamiento estructural varía significativamente según el sistema empleado:

• Elementos rígidos (muros de retención): Giran alrededor de un punto fijo (el fondo). Suelen fallar por rotación o traslación.
• Elementos flexibles (entibaciones): La deformación aumenta con la profundidad de la excavación. Fallan comúnmente por pandeo de puntales, agotamiento de la resistencia de los anclajes o levantamiento del fondo, dependiendo del tipo de suelo.

Para estimar los empujes y su distribución, se emplean los diagramas de presiones aparentes. Estos ofrecen una distribución simplificada que garantiza que la presión real ejercida no supere los valores calculados, aunque es importante considerar que estos diagramas poseen limitaciones técnicas específicas.