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7/28/2019 Trabajo 4 Metodo de Anlisis de Estabilidad de Taludes Parte 5.doc.pdf

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1. Anlisis de falla circular

Se llama rotura circular a aquella en la que la superficie de deslizamiento

es asimilable a una superficie cilndrica cuya seccin transversal se asemeja a

un arco de crculo.

Este tipo de rotura se suele producir en terrenos homogneos, ya sea

suelos o rocas altamente fracturadas, sin direcciones preferenciales de

deslizamiento, en los que adems ha de cumplirse la condicin de que el

tamao de las partculas de suelo o roca sea muy pequeo en comparacin

con el tamao del talud.

El mtodo ms utilizado para resolver el clculo de estabilidad por rotura

circular es el de las dovelas o rebanadas, que es bastante laborioso, por lo

que se suele realizar ayudndose de programas de ordenador.

Los mtodos de clculo utilizados son el mtodo simplificado de Bishop

y los bacos de Hoek y Bray. El mtodo de Bishop ya fue previamente

explicado.

Los bacos de Hoek y Bray (1977), proporcionan un lmite inferior del

factor de seguridad, asumiendo que las tensiones normales en la superficie de

deslizamiento se concentran en un solo punto. En la construccin de los

bacos se han tenido en cuenta diferentes condiciones de presiones

insterticiales debidas a la presencia de un nivel fretico en el terreno, que

divide el talud en una zona seca y otra saturada. Se cuenta con 5 bacos, dos

de ellos para talud totalmente seco y totalmente saturado y 3 para casos

intermedios (diferentes alturas del nivel fretico). En la figura 16.a, H indica la

altura del talud y X la distancia entre el pie del talud y el punto de corte del nivel

fretico con la superficie del terreno.

Los bacos se han construido con las siguientes condiciones:

El material constitutivo del talud se considera homogneo en toda la

extensin del mismo.

El crculo de rotura se hace pasar siempre por el pie del talud.

Se considera la existencia de una grieta de traccin que puede estar

situada por encima o por debajo de la cresta del talud.

En los bacos proporcionados se llama:

H = altura del talud

c = cohesin efectiva del terreno

= ngulo de rozamiento interno efectivo = peso especfico del terreno


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FS = factor de seguridad

Figura 16.a. Tabla de seleccin de carta a usar en base al nivel fretico

La forma de utilizar los bacos es la siguiente (figura 16.b):

1. Se selecciona el baco cuyas condiciones de nivel fretico se acerquen

ms a las del talud en cuestin.


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2. Calcular el valor de la relacin adimensional

encontrar este valor en la escala circular exterior del baco.

3. Seguir la lnea radial del valor encontrado en el paso 2 hasta su

interseccin con la curva que corresponda a la inclinacin del talud en

consideracin.

4. La interseccin de dicha recta con la curva correspondiente al ngulo del

talud nos da un valor de tg/FS y de c/( *H*FS). Cualquiera de los dos

nos sirve para obtener el factor de seguridad FS.

2. Anlisis ssmico

Los eventos ssmicos son capaces de inducir fuerzas de gran magnitud,

de naturaleza cclica, las cuales pueden producir la falla rpida de taludes y

laderas. Adems, la resistencia al corte de un suelo puede reducirse a causa

de cargas oscilatorias que generan deformaciones cclicas, o debido a la

generacin de presiones altas de poros. (Suarez, 1998).

La combinacin entre la accin de las cargas ssmicas y la disminucinde la resistencia pueden producir una disminucin general de la estabilidad. El

caso ms crtico es el de materiales no plsticos de grano fino como son los

limos o las arenas finas. (Suarez, 1998).

Segn Suarez en 1988, en el anlisis de estabilidad se requiere analizar

los cinco factores que se indican a continuacin:

- Magnitud de la fuerza ssmica.

- Disminucin de la resistencia a causa de las cargas oscilatorias.

- Disminucin de la resistencia por aumento de la presin de poros.

- Fenmeno de resonancia.

- Amplificacin de las cargas ssmicas por la presencia de suelos blandos.

Se han propuesto cuatro mtodos de anlisis para la evaluacin de la

estabilidad de taludes y laderas, en el caso de eventos ssmicos (Houston

1987):

Mtodo seudoesttico en el cual las cargas del sismo son simuladascomo cargas estticas horizontales y verticales.


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Mtodo del desplazamiento o las deformaciones, el cual se basa en el

concepto de que las aceleraciones reales pueden superar la aceleracin

lmite permitida, produciendo desplazamientos permanentes (Newmark

1965).

Mtodo de la estabilidad despus del sismo, la cual es calculada

utilizando las resistencias no drenadas, en muestras de suelo

representativas que han sido sometidas previamente a fuerzas cclicas

comparables a las del sismo esperado (Castro, 1985).

Mtodo de anlisis dinmico por elementos finitos. Por medio de un

anlisis en dos o tres dimensiones, utilizando un modelo especfico sepueden obtener detalles relacionados con esfuerzos, deformaciones

cclicas o permanentes (Finn 1988, Prevost 1985).

Los dos primeros mtodos son los ms utilizados en la prctica de la

geotecnia, debido especialmente a su facilidad de implementacin.


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Conclusin

El moderno desarrollo de las actuales vas de comunicacin, tales como

los canales, caminos o ferrocarriles, as como el impulso de la construccin

de presas de tierra ha recibido en todo momento en los ltimos aos y el

desenvolvimiento de obras de proteccin contra la accin de los ros, por

medio de desbordes, etc., han puesto al diseo y la construccin de taludes

en un plano de importancia ingenieril de primer orden. Tanto por el aspectode inversin como por el de consecuencias derivadas de su falla, los taludes

constituyen hoy una de las estructuras ingenieriles que exigen mayor cuidado

por parte del proyectista.

La humedad puede reducir la resistencia de talud por alteracin qumica

o fsica de sus propiedades caractersticas. Si el agua est bajo presin la

resistencia de talud se reduce an ms. Es importante advertir que, cualquier

ensayo encaminado a estudiar la influencia de la humedad, la velocidad de

carga de la muestra es un factor fundamental.

La estabilidad de una excavacin en roca depende de la resistencia

de la roca frente a las tensiones que se imponen en las proximidades de la

excavacin. Si la excavacin va a ser sostenida desde el interior, por ejemplo

mediante el revestimiento de un tnel, necesitamos conocer las fuerzas

que debe resistir el revestimiento si se quiere seguir un mtodo racional del

proyecto.

Se considera que es muy importante tener conocimiento en general

de la superficie del terreno ya que si existe una grieta de tensin esto puede

ocasionar grandes inconvenientes ya que esto afecta la estabilidad del taludpor lo cual ocasiona el colapso del mismo, por lo tanto se calcula los estados


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de equilibrio lmite para as poder obtener el factor de seguridad mnimo.

Los diversos mtodos que son utilizados en el anlisis de estabilidad

son de gran utilidad ya que cada uno permite encontrar el factor de seguridad

aunque hay que tener en cuenta que dicho valor puede variar segn la

geometra del terreno y el mtodo utilizado, se puede considerar que el mtodode Bishop simplificado es muy preciso y a su vez uno de lo ms utilizado en el

campo laborar gracias a su sencillez en el momento de realizar los clculos,

a su vez los mtodo de Spencer y Morgenstern y Price son los mtodos ms

precisos aunque no hay una gran variedad con Bishop a la hora de obtener el

factor de seguridad pero con respecto a la complejidad del mtodo si existe una

gran diferencia.

La proyeccin estereogrfica proporciona una herramienta fundamental

en el campo de la ingeniera geolgica. Su principal inters estriba en el hecho

de que con ella podemos representar orientaciones (direccin) e inclinacin(buzamiento o inmersin) preferentes de elementos que en la naturaleza no se

presentan con desarrollos geomtricos perfectos. Este tipo de representacin

permite medir los ngulos de forma directa. Entre sus aplicaciones ms

importantes se la determinacin de la direccin y el buzamiento de un estrato,

la determinacin del tipo de rotura en un movimiento de ladera o talud, entre

otros.

En los taludes rocosos se analizan 4 tipos de fallas: planar, cua, volteoy circular. La falla planar es la falla por desplazamiento de la roca sobre una

discontinuidad, en una falla planar una masa o un bloque de roca se mueve a

lo largo de una superficie plana. La falla en cua ocurre cuando la masa de

roca se desliza a lo largo de dos discontinuidades que se interceptan en un

ngulo oblicuo a la superficie del talud.

La falla por volteo ocurre en masas de roca que estn subdivididas en

una serie de columnas de gran buzamiento y con rumbo aproximadamenteparalelo a la superficie del talud. Y la falla circular es aquella en la que la

superficie de deslizamiento es asimilable a una superficie cilndrica cuya

seccin transversal se asemeja a un arco de crculo. Este tipo de rotura se

suele producir en terrenos homogneos, ya sea suelos o rocas altamente

fracturadas con el tamao del talud.


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Recomendaciones

Para remediacin y estabilizacin de taludes rocosos se recomiendan

los siguientes procedimientos:

Colocacin de pernos permiten prevenir que se suelte un bloque de

roca en la cresta del talud.

Colocacin de anclajes tensionados para aumentar la friccin y/ocontrarrestan la accin de las fuerzas desestabilizadoras.

Colocacin de mallas ancladas para evitar la ocurrencia de

desprendimientos de bloques de roca o material superficial

Colocacin de pantallas ancladas para prevenir el movimiento de

bloques en una zona fracturada y drenaje de penetracin para

impedir la presin de agua.

Colocacin de bloques de soporte que actan como soporte inferior de

bloques en negativo o en voladizo que son demasiados grandes, muy

difciles o peligrosos de remover.

Colocacin de concreto lanzado para minimizar el desprendimiento de

bloques y el deterioro de la superficie del macizo.

Colocacin de llaves de cortante que impiden el movimiento de los

bloques, especialmente en la parte alta de los taludes y proveer

soporte a masas de roca o suelo de hasta un metro de espesor.

Construccin de bermas, trincheras, barreras y muros, segn sea la

necesidad.

El resultado del desplazamiento de un talud puede ser a menudo

catastrfico, con la perdida de considerables bienes y muchas vidas. Por

otro lado el costo de rebajar un talud para alcanzar mayor estabilidadsuele ser muy grande. Es por esto que la estabilidad se debe asegurar.


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