en Geotecnia

Coeficientes de empuje: ¿activo, pasivo o en reposo?

En mecánica de suelos es habitual expresar la tensión horizontal como un porcentaje de la tensión vertical (normalmente más fácil de calcular). Ese porcentaje es lo que se denomina coeficiente de empuje K.

El problema es que el coeficiente de empuje K depende del estado del terreno ya que, como cualquiera puede imaginar (o debería), no “empuja” igual un terreno en reposo (Ko), que un terreno que está cargando contra un muro (Ka), o siendo cargado por el muro (Kp).

Seguramente el lector tiene muy claro el concepto, y todo lo que viene a continuación sobra, pero los empujes son uno de esos temas recurrentes en las reuniones técnicas, y por aquello de las reuniones “multidisciplinares”, siempre hay alguien con la geotecnia más que olvidada y toca explicarlo.

Y por extraño que parezca, la mayor complicación no es el empuje en sí, sino el porqué de llamarlo activo o pasivo.

Cada uno tiene su método para entender las cosas, pero la película de miedo que se montó un compañero de carrera para entender la diferencia entre ambos empujes fue tan impactante que, años después, cuando he tenido que explicarlo, he optado por usar su “método”, y la verdad es que no funciona mal del todo.

► Como algún comentario ha señalado, muy correctamente, el método no es del todo correcto, los empujes son horizontales y yo menciono todo el rato empujes verticales. Bien, tenéis toda la razón, pero como he dicho, el problema no es el empuje sino el porqué de llamarlo activo o pasivo, y creo (quiero pensar) que eso queda bastante claro con este método◄

Bien, a lo que vamos. El método parte de una situación muy simple, pensar que te están enterrando vivo (si, como suena).

A continuación, Uma Thurman (también conocida como Beatrix Kiddo, La Novia, o Mamba Negra) ilustrando el concepto (peliculón):

¿En qué situación nos encontramos?

  • Al principio, conforme el terreno se acumula sobre la tapa, ejerce un empuje activo sobre la tapa (Ka). El terreno empuja la tapa de forma activa.
  • Una vez cerrada la tapa, el terreno está quieto, en reposo. Se trata, pues, de empuje al reposo (Ko).
  • Cuando Uma quiere abrir la tapa desde dentro*, debe empujar el terreno hacia arriba. El terreno “es empujado”, ahora ejerce un papel pasivo (Kp).

(*) No, romper la tapa como ocurre en Kill Bill no vale (perdón por el spoiler), además,
te deshaces los nudillos, no se puede manejar una katana después (sorry, otro spoiler).

Si, la cara que pone la gente cuando se lo cuento es un poema pero, oye, se quedan con la idea y no lo vuelven a olvidar, así que no es tan mal método, ¿no? (la terapia por electroshock funciona de forma similar, pero tiene mala prensa porque muere gente).

Y ya que hablamos de empujes, planteo aquí una duda: la antigua NBE AE-88, “Acciones en la Edificación”, tenía un par de páginas con los coeficientes de empujes tabulados, mientras que el nuevo Código Técnico de la Edificación sólo proporciona fórmulas, cambiando además la notación, ¿por qué?

No se me malinterprete, no tengo nada en contra de las fórmulas pero, ¿qué han ganado quitando unas tablas que resultaban más que útiles? No parece muy coherente, sobre todo si tenemos en cuenta que la ROM 0.5-5 “Recomendaciones Geotécnicas para Obras Maritimas y Portuarias” no sólo mantiene los cuadros, sino que además ha añadido gráficas.

Aunque para dudas, el porqué de tanta diferencia entre normativas, siendo que todas están hechas por el mismo equipo…

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Comentario

  1. Me vas a disculpar amigo pero esa analogía está totalmente errada, empezando por el hecho de que los empujes que tratan las teorias son horizontales y no verticales asi que no tiene absolutamente nada de sentido tu pintoresco ejemplo. Espero que hayas rectificado tus creencias con los años que han pasado desde que escribiste éste comentario.

    • Tienes toda la razón, los empujes son horizontales y la explicación habla de empujes verticales pero, como digo, el problema a la hora de explicar esto no es el empuje (todo el mundo tiene claro que el terreno empuja) sino el porqué de llamarlo activo o pasivo, que es lo que mi compañero no conseguía entender (cómo llego a su extraño método es algo que prefiero no saber).

      De todos modos he modificado el post para que se entendiera mejor, gracias por el comentario.

  2. Pero el coeficiente de empuje K es la relación entre las presiones verticales y la horizontales así que en la pelicula de miedo ¿cómo colocas el ataud? si las tierras gravitan sobre la tapa son presiones verticales, nocabe hablar de coeficiente de empuje en este ejemplo.
    El coeficiente de empuje en reposo Ko es la relación entre las presiones verticales y las horizontales cuando el terreno está en reposo y con superficie esterior horizontal, en un terreno uniforme.
    El coeficiende de empuje activo Ka es cuando ya haces una intervención, como meter una pantalla, muro, etc en el terreno y es la relación entre las presiones verticales (peso de las tierras) y lo que empuja el terreno al muro.
    El coeficiende de empuje pasivo Kp es cuando ya haces una intervención, como meter una pantalla, muro, etc en el terreno y es la relación entre las presiones verticales (peso de las tierras) y la reacción del terreno horizontal cuando empuja la pantalla al terreno.

    Es como una caja de naranjas, cuando las naranjas empujan a las pareces de la caja es Ka y cuando se abre la caja por un lateral, las naranjas se quieresn salir, empujo la pared lateral para devolverla a su sitio y tengo que vencer la resistencia de las naranjas a moverse, eso es Kp. Pero siempre en horizontal.

    Saludos

    • Si, el ejemplo de la caja de naranjas (o del cajón de arena, al estilo GeoWall ) es también muy útil, y por supuesto más correcto desde un punto de vista conceptual (como bien dices, los empujes son horizontales), pero por alguna razón… la gente se lía. Sé que el método no es del todo correcto, pero desde que lo explico así ya no lo olvidan, eso te lo aseguro :-)

      He vuelto a “retocar” el post, espero que ahora quede claro. Muchas gracias por tu comentario.

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  • Estados tensionales en el terreno - Desde el Murete 11 abril, 2016

    […] Hace ya algún tiempo leí un post del blog de Enrique Montalar en el que explicaba de manera muy original, pero muy acertada, estos conceptos a veces un poco raros de los coeficientes de empuje. Si no os termina de quedar claro, os invito a echarle un vistazo a este post. […]