Estabilidad Taludes Slope W

  • Published on
    01-Jul-2015

  • View
    3.977

  • Download
    3

Embed Size (px)

Transcript

VI CURSO DE GEOTECNIA ILUSTRE COLEGIO OFICIAL DE GELOGOS Delegacin de AragnINTRODUCCIN A LA ESTABILIDAD DE TALUDES

Zaragoza, noviembre 2003

Fernando Herrera Rodrguez Gelogo Master en Ingeniera Geolgica Director Tcnico GEOTECNIA 2000

INDICE1. ANLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES EN SUELOS ................. 11.1. MTODO GENERAL DE EQUILIBRIO LMITE............................................... 5 1.1.1. FACTOR DE SEGURIDAD DE EQUILIBRIO DE MOMENTOS ............... 5 1.1.2. FACTOR DE SEGURIDAD DE EQUILIBRIO DE FUERZAS..................... 6 1.2. MTODOS DE CLCULO................................................................................... 6

2. APLICACIONES INFORMTICAS ................................................................ 72.1. SLOPE/W ............................................................................................................... 7 2.2. PROBLEMA DE EJEMPLO ............................................................................... 10 2.2.1. DEFINICIN DEL PROBLEMA.................................................................. 11 2.2.2. DEFINICIN DEL REA DE TRABAJO ................................................... 11 2.2.3. DEFINICIN DE LA ESCALA .................................................................... 12 2.2.4. DEFINIR EL ESPACIADO DE LA MALLA ............................................... 13 2.2.5. GRABAR EL PROBLEMA........................................................................... 14 2.2.6. BOCETO DEL PROBLEMA......................................................................... 14 2.2.7. ESPECIFICAR LA IDENTIFICACIN DEL PROYECTO......................... 15 2.2.8. ESPECIFICAR EL MTODO DE ANLISIS ............................................. 16 2.2.9. ESPECIFICAR EL CONTROL DE ANLISIS............................................ 17 2.2.10. DEFINIR LAS PROPIEDADES DE LOS SUELOS................................... 18 2.2.11. DIBUJAR LNEAS ...................................................................................... 19 2.2.12. DIBUJAR LNEAS PIEZOMTRICAS...................................................... 20 2.2.13. DIBUJAR EL RADIO DE LAS SUPERFICIES DE DESLIZAMIENTO.. 22 2.2.14. DIBUJAR LA MALLA DE LAS SUPERFICIES DE DESLIZAMIENTO 23 2.2.15. VER PREFERENCIAS ................................................................................ 24 2.2.16. EJES DEL BOCETO.................................................................................... 25 2.2.17. VER LAS PROPIEDADES DE LOS SUELOS .......................................... 26 2.2.18. AADIR ETIQUETAS EN LOS SUELOS................................................. 27 2.2.19. VERIFICAR LA EXISTENCIA DE ERRORES......................................... 30 2.2.20. RESOLVER EL PROBLEMA..................................................................... 30 2.3. VER RESULTADOS DEL CLCULO .............................................................. 32 2.3.1. SUPERFICIES DE DESLIZAMIENTO ........................................................ 32 2.3.2. VER LAS FUERZAS DE LAS SUPERFICIES DE ROTURA .................... 33 2.3.3. VER LOS CONTORNOS DEL FACTOR DE SEGURIDAD ...................... 33 2.3.4. VER GRFICOS DE RESULTADOS .......................................................... 35

3. PROBLEMA .......................................................................................................... 38

VI Curso de Geotecnia ICOG Delegacin de Aragn Slope/W

1. ANLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES EN SUELOSEn la mayor parte de los casos la geometra de la superficie de rotura no permite obtener una solucin exacta del problema mediante la nica aplicacin de las leyes de la esttica. El problema es hiperesttico y ha de hacerse alguna simplificacin o hiptesis previa que permita su resolucin. Se pueden considerar as los mtodos que consideran el equilibrio global de la masa deslizante, hoy en desuso, y los mtodos de las dovelas o rebanadas, que consideran a la masa deslizante dividida en una serie de fajas verticales. Los mtodos de las dovelas o rebanas pueden clasificarse en dos grupos: Mtodos aproximados: no cumplen todas las ecuaciones de la esttica. Se pueden citar por ejemplo los mtodos de Fellenius, Janbu y Bishop simplificado. Mtodos precisos o completos: cumplen todas las ecuaciones de la esttica. Los ms conocidos son los de Morgenstern-Price, Spencer y Bishop riguroso.

En la siguiente figura, se muestra un grfico en el que se recogen los diferentes mtodos de clculo.MTODOS DE CLCULO

MTODOS DE EQUILIBRIO LMITE

MTODOS DE CLCULO EN DEFORMACIONES (Mtodos numricos)

EXACTOS Rotura Planar Rotura por Cua

NO EXACTOS

ESTABILIDAD GLOBAL DE LA MASA DEL TERRENO Mtodo del crculo de friccin

MTODOS DE DOVELAS

APROXIMADOS Janbu Fellenius Bishop simplificado

PRECISOS Morgenstern-Price Spencer Bishop riguroso

1

VI Curso de Geotecnia ICOG Delegacin de Aragn Slope/W

Existen varios mtodos de clculo para establecer el factor de seguridad de un talud en suelos, estos son: como: Equilibrio lmite de fuerzas. Equilibrio lmite de momentos. En el anlisis de esfuerzos efectivos, la resistencia al corte de un suelo se define

= c'+ ( n u ) tan 'donde: = resistencia al corte. c= cohesin efectiva. n = esfuerzo normal total. u = presin hidrosttica. = ngulo friccional efectivo. La formulacin de equilibrio lmite asume lo siguiente:

(1)

1. El factor de seguridad de la componente cohesiva y la parte friccional de la resistencia al corte de un suelo es la misma para todos los suelos involucrados. 2. El factor de seguridad es el mismo para todas las rebanadas. En las figuras siguientes se muestran todas las fuerzas actuantes sobre una rotura circular y compuesta respectivamente.

2

VI Curso de Geotecnia ICOG Delegacin de Aragn Slope/W

Las variables definidas se describen a continuacin: W= N= S= E= peso total de la rebanada, de ancho b y altura h. fuerza total normal a la base de la rebanada. fuerza de corte movilizada en la base de la rebanada. fuerza normal horizontal entre rebanadas. Subndices D derecha e I izquierda segn el lado de la rebanada en el que acta. X = fuerza vertical de corte entre rebanadas. Subndices D derecha e I izquierda segn el lado de la rebanada en el que acta. D = lnea externa de carga. kW= carga ssmica horizontal aplicada en el centroide de cada rebanada. R = radio de la superficie de deslizamiento. f= perpendicular a la fuerza normal desde el centro de rotacin o desde el centro de momentos. x= distancia horizontal desde el centro de cada rebanada al centro de rotacin o centro de momentos. e= distancia vertical desde el centro de cada rebanada al centro de rotacin o centro de momentos. d= distancia perpendicular desde la lnea de carga al centro de rotacin o centro de momentos. h= distancia vertical desde el centro de la base de cada rebanada a la lnea ms superior geomtricamente (generalmente la superficie topogrfica). a= distancia perpendicular desde la resultante externa de la fuerza hidrosttica al centro de rotacin o centro de momentos. Subndices D derecha e I izquierda segn el lado del talud. A = resultante externa de la fuerza hidrosttica. Subndices D derecha e I izquierda segn el lado del talud. = ngulo de la lnea de carga con la horizontal. Este ngulo se mide segn las agujas del reloj desde el eje X positivo. = ngulo entre la tangente del centro de cada rebanada y la horizontal.

3

VI Curso de Geotecnia ICOG Delegacin de Aragn Slope/W La magnitud de la fuerza de corte movilizada para satisfacer las condiciones de equilibrio lmite son:

Sm = donde:

s [c'+ ( n u ) tan '] = F F

(2)

n =F= =

N

esfuerzo normal medio en la base de cada rebanada. factor de seguridad. longitud de la base de cada rebanada.

Para resolver el factor de seguridad mediante el equilibrio lmite se realiza el sumatorio de fuerzas en dos direcciones (horizontal y vertical) y el sumatorio de momentos. En las tablas 1 y 2 se muestran las variables conocidas y no conocidas en el clculo de estabilidad de taludes. Tabla 1. Relacin de variables conocidas para resolver el factor de seguridad. N de variables Descripcin conocidas n Sumatorio de fuerzas en la horizontal n Sumatorio de fuerzas en la vertical n Sumatorio de momentos n Criterio de rotura de Mohr-Coulomb 4n N total de ecuaciones

Tabla 2. Relacin de variables desconocidas para resolver el factor de seguridad. N de variables Descripcin conocidas n Magnitud de la fuerza normal a la base de la rebanada, N n Punto de aplicacin de la fuerza normal en la base de la rebanada n-1 Magnitud de la fuerza normal a las caras entre rebanadas, E n-1 Punto de aplicacin de la fuerza normal a las caras entre rebanadas, X n-1 Magnitud de la fuerza de corte en las caras entre rebanadas, X n Fuerza de corte en la base de cada rebanada, Sm 1 Factor de seguridad, F 1 Valor de Lambda, 6n - 1 N total de incgnitas

Como el nmero de incgnitas excede el nmero de ecuaciones, el problema es indeterminado. Asumiendo una serie de convenios: direcciones, magnitudes, puntos de aplicacin de las mismas fuerzas, podemos convertir el problema en determinado.

4

VI Curso de Geotecnia ICOG Delegacin de Aragn Slope/W La mayora de los mtodos asumen que el punto de aplicacin de la fuerza normal en la base de la rebanada acta a travs de la lnea central de la misma. Otra convenio comnmente utilizado hace referencia a la magnitud, la direccin y el punto de aplicacin de las fuerzas entre rebanadas. En general, los mtodos de rebanadas se pueden clasificar en:

Los que usan la esttica para obtener el factor de seguridad. Los que asumen hiptesis sobre las fuerzas entre rebanadas para convertir el problema en determinado.

1.1. MTODO GENERAL DE EQUILIBRIO LMITE

El mtodo general del equilibrio del