Este documento describe los conceptos y teorías para analizar los empujes de tierra en muros de contención, incluyendo las teorías de Rankine y Coulomb. Explica cómo calcular los factores de seguridad para deslizamiento, volcamiento y resultantes de fuerzas usando estas teorías. También cubre parámetros de diseño e inspección durante la construcción.

1. MECÁNICA DE SUELOS
UNIDAD V
EMPUJE DE TIERRA

2. MECÁNICA DE SUELOS

3. MECÁNICA DE SUELOS
EMPUJE DE TIERRA
Para el análisis y cálculo de los Empujes de Tierra se utilizarán las siguientes teorías:
Teoría de Rankine
Teoría de Coulomb
El análisis de los Empuje de Tierra tiene como objetivo conocer los esfuerzos que la masa
de suelo ejerce sobre una pared vertical para verificar estructuras de contención, mediante
la obtención de factores de seguridad (FS).
¿Qué factores de seguridad?

4. MECÁNICA DE SUELOS
FACTORES DE SEGURIDAD
FACTOR DE SEGURIDAD AL DESLIZAMIENTO (FSD)
FACTOR DE SEGURIDAD AL VOLCAMIENTO (FSV)
FACTOR DE SEGURIDAD DE LA RESULTANTE DE FUERZAS (FSB)
¿Cómo se conforman los Factores de Seguridad al deslizamiento,
volcamiento y resultantes de fuerzas?

5. MECÁNICA DE SUELOS
FACTORES DE SEGURIDAD
RECOMENDACIONES BIBLIOGRÁFICAS DE FSD (Dujisin y Rutllant, 1974)
RECOMENDACIONES BIBLIOGRÁFICAS DE FSV (Dujisin y Rutllant, 1974)

6. MECÁNICA DE SUELOS
TEORÍA DE RANKINE
La teoría de Rankine basa su cálculo de las presiones de tierra en la teoría de
equilibrio plástico (condición en que cada elemento de la masa de suelo está a punto
de fallar)
Hipótesis fundamentales de la Teoría de Rankine:
SUELO,
Suelo homogéneo
Superficie de rotura plana.
MURO DE CONTENCIÓN,
Con posibilidad de deslizar
Coronamiento horizontal
Pared lisa y vertical

7. MECÁNICA DE SUELOS
TEORÍA DE RANKINE: PRESIÓN ACTIVA
Para el caso general, se considera Ea (Empuje activo) de acuerdo al empuje de suelo,
efecto de la cohesión y la existencia de una sobrecarga en el coronamiento del
terreno que se ubique en el trasdós del muro.
Ka, corresponde al coeficiente lateral de empuje activo
¿Cómo es el diagrama de esfuerzo de empuje activo sobre un muro de
contención?. Considere todo los esfuerzos de suelo, agua y sobrecarga.

8. MECÁNICA DE SUELOS
TEORÍA DE RANKINE: PRESIÓN PASIVA
Para el caso general, se considera Ep (Empuje pasivo) de acuerdo al empuje de suelo,
efecto de la cohesión y la existencia de una sobrecarga en el coronamiento del
terreno que se ubique en el trasdós del muro.
Kp, corresponde al coeficiente lateral de empuje pasivo
¿Cómo es el diagrama de esfuerzo de empuje pasivo sobre un muro de
contención?. Considere todo los esfuerzos de suelo, agua y sobrecarga.

9. MECÁNICA DE SUELOS
TEORÍA DE COULOMB
Coulomb (1776) presentó una teoría de empujes de tierra sobre muros de contención
en la cual se considera el efecto del roce entre el muro y la masa de suelo, donde
además define una superficie de deslizamiento plana; aplicable a muros de
contención que presenten cualquier inclinación en su trasdós o coronamiento.
¿Cuáles es la diferencia
práctica respecto a la
Teoría de Rankine?

10. MECÁNICA DE SUELOS
TEORÍA DE COULOMB: PRESIÓN ACTIVA
Para el diseño de estructuras de contención mediante la Teoría de Coulomb el
coeficiente de empuje lateral activo esta dado por:
En el diseño práctico de los muros de contención el valor de los ángulos de
fricción suelo – base del muro, suponen un valor de δ=1/2Ø a 2/3Ø

11. MECÁNICA DE SUELOS
Interfase materiales Ángulo de fricción
, [°]
Cortina de pilotes de acero, contra los siguientes suelos:
Grava limpia, mezcla de arena y grava, terraplén de roca bien
gradada con escamas................................................................... 22
Arena limpia, mezcla de arena limosa y grava, terraplén de roca
dura de un solo tamaño............................................................... 17
Arena limosa, grava o arena mezclada con limo y arcilla ........ 14
Limo arenoso fino, limo no plástico............................................ 11
Concreto formado, cortina de pilotes de concreto contra
los siguientes suelos:
Grava limpia, mezcla de arena y grava, terraplén de roca bien
gradada con escamas................................................................... 22 a 26
Arena limpia, mezcla de arena limosa y grava, terraplén de roca
dura de un solo tamaño............................................................... 17 a 22
Arena limosa, grava o arena mezclada con limo y arcilla ........ 17
Limo arenoso fino, limo no plástico............................................ 14
Masa de concreto en los siguientes materiales:
Roca limpia...................................................................................... 35
Grava limpia, mezcla de arena y grava, arena cuarsoza............ 29 a 31

12. MECÁNICA DE SUELOS
gradada con escamas................................................................... 22 a 26
Arena limpia, mezcla de arena limosa y grava, terraplén de roca
dura de un solo tamaño............................................................... 17 a 22
Arena limosa, grava o arena mezclada con limo y arcilla ........ 17
Limo arenoso fino, limo no plástico............................................ 14
Masa de concreto en los siguientes materiales:
Roca limpia...................................................................................... 35
Grava limpia, mezcla de arena y grava, arena cuarsoza............ 29 a 31
Arena limpia fina a media, arena limosa media a cuarsoza,
grava limosa o arcillosa................................................................. 24 a 29
Arena limpia fina , arena fina limosa o arcillosa de fina a media
Limo arenoso fino, limo no plástico............................................ 19 a 24
Arcilla muy rígida o preconsolidada............................................ 17 a 19
Varios materiales estructurales:
Mampostería en roca, rocas igneas o metamórficas:
Roca revestida débil sobre roca revestida débil........................ 35
Roca revestida dura sobre roca revestida débil......................... 33
Roca revestida dura sobre roca revestida dura......................... 29
Mampostería en madera................................................................ 26
Acero en acero en una cortina de pilotes interbloqueados..... 17
Interfase materiales Adhesión ca [PSF]
Suelos cohesivos muy blandos ( 0-250 psf) 0-250
Suelos cohesivos blandos ( 250-500 psf) 250-500

13. MECÁNICA DE SUELOS
TEORÍA DE COULOMB: PRESIÓN PASIVA
Para el diseño de estructuras de contención mediante la Teoría de Coulomb el
coeficiente de empuje lateral pasivo esta dado por:
En el diseño práctico de los muros de contención el valor de los ángulos de
fricción suelo – base del muro, suponen un valor de δ=1/2Ø a 2/3Ø

14. MECÁNICA DE SUELOS
CONTROLES DURANTE LA ETAPA DE DISEÑO
Correcta determinación de los parámetros geotécnicos
Aplicar teoría adecuada para el cálculo de empujes
Consideración de empujes externos a los intrínsecos del terreno
Previsión de los empujes de agua
CONTROLES DURANTE LA ETAPA DE EJECUCIÓN
Selección y control al material adecuado como relleno de trasdós
Revisión de tolerancias geométricas y deformabilidad de encofrado; y la correcta
materialización de troneras
Seguimiento y auscultaciones.

15. MECÁNICA DE SUELOS
Finalmente, para evaluar el FS de Muro de Contención:
1. Conocer geometría del Muro de Contención de acuerdo a proyecto de cálculo.
2. Estimar las magnitudes de los esfuerzo en el trasdós del Muro de Contención
(determinar Empuje activo).
3. Estimar la magnitud de esfuerzo propio del Muro de Contención.
4. Estimar las magnitudes de los esfuerzo en el intradós del Muro de Contención
(determinar Empuje pasivo).
5. Determinar el FSB.
6. Determinar el FSD.
7. Determinar FSV.
8. Estimar las magnitudes de los esfuerzo dinámicos. FS-dinámico.
9. Determinar la capacidad de soporte del suelo (asentamientos y correcto diseño de la
fundación)

16. MECÁNICA DE SUELOS
EJERCICIO
(1) Determine los Empujes sobre el Muro, (2) y
verifique los FS para un ancho de muro de 0,5m