5.2 Estab Taludes
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ESTABILIDAD DE TALUDES
Ing. Jos Luis Carrasco Gutirrez
Parte 2/2
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Introduccin
Tipos de deslizamientos
Factores condicionantes y desencadenantes
Mtodos de estabilizacin de taludes y/o laderas
Estabilidad de taludes en suelos
Resistencia al corte en suelos
Mtodos de anlisis de estabilidad
Taller prctico (Uso de programas)
Contenido general
ESTABILIDAD DE TALUDES
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1. Resistencia al corte en suelos
2. Mtodos de anlisis de estabilidad
3. Taller prctico (Uso de programas)
Contenido temtico
Segunda parte parte
ESTABILIDAD DE TALUDES
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1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Definicin de falla de un suelo:
El suelo no es capaz de resistir esfuerzos de traccin
Si puede resistir esfuerzos de compresin
La resistencia del suelo al corte es funcin de:
Cohesin
Rozamiento entre partculas
La fuerza normal entre superficies deslizantes y fija
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1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Cohesin: Se define como la atraccin relativa entrepartculas similares que le da tenacidad y dureza a un suelo
hacindolo resistente a su separacin.
Cementacin
Adherencia
En suelos granulares, C = 0
En arcillas normalmente consolidadas (Cond. drenadas), C es aprox. = 0
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1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
ngulo de friccin interna ( f )
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1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Se denomina como resistencia al corte de un sueloa la tensin de
cizallamiento en el plano de corte y en el momento de falla.
Aparato de corte
directo >>>
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1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Si se tiene un elemento de suelo sometido a las presiones normales principales 1y 3siendo1>
3, se tiene un sistema plano de tensiones, donde los pares de tensiones y que se ejercen sobreplanos intermedios a los principales quedan representados en el crculo de Mohr (Punto D).
Una combinacin de tensionesyproducir la rotura en un plano de inclinacina.
Coulomb, 1773: = c+ * tan f Representacin grfica: Crculo de Mohr
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1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Principio de las tensiones efectivas (Terzaghi, 1936)
= + u >>>
Todos los efectos tangibles provocados por un cambio de presin, tales
como la compresin, distorsin angular, y cambios en la resistencia al corte,
se deben exclusivamente a los cambios de los esfuerzos efectivos.
= - uTerzaghi, 1936:
>>>>
= c+
* tan f
El esfuerzo efectivo es la diferencia entre el esfuerzo total en una direccin y
la presin de poros en los vacos del suelo.
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1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Presin de poro
= u
La presin del agua reduce la estabilidad de un talud. Reduce la resistencia al
cizallamiento.
= c + * tan f
u u
u
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1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Anlisis en condiciones drenadas
Condicin drenada es cuando el agua es capaz de fluir hacia fuera o hacia
dentro de la masa del suelo cuando es sometida a una carga y no se
producen presiones de poro.
La resistencia de falla en condiciones drenadas se da cuando las cargas se
aplican en forma lenta no generando exceso de presiones de poro.
Anlisis en condiciones No drenadas
Condicin No drenada es cuando el agua NO es capaz de fluir hacia fuera
o hacia dentro de la masa del suelo cuando es sometida a una carga
producindose presiones de poro.
La resistencia de falla en condiciones No drenadas se da cuando las cargas
se aplican sobre la masa del suelo a una velocidad superior a la del drenaje
del agua.
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1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Anlisis de estabilidad en presas y terraplenes
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1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Anlisis de estabilidad en presas y terraplenes
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1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Anlisis de estabilidad en presas y terraplenes
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1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Comportamiento de algunos suelos
Suelos granulares y arcillas NC en condiciones drenadas (largo plazo)ensayo CD
Cualquier tipo de arcilla sin posibilidad de drenaje (corto plazo)Ensayo UU
Arcillas pre-consolidadas en condiciones de drenaje (largo plazo) y suelos que contienen todo tipo
de partculas
Ensayo CU
1
2
3
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1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Comportamiento de materiales granulares
- Referido normalmente a las arenas y gravas sin cohesin.
- La resistencia al corte se debe principalmente por la friccin entre
sus partculas y es funcin del esfuerzo confinante.
- Durante la aplicacin de carga sobre suelos granulares saturados elagua se mueve rpidamente a travs de los poros, evitando que se
generen excesivas presiones de poro, excepto en casos de
incrementos sbitos como el fenmeno de licuefaccin.
- Normalmente es difcil obtener muestras inalteradas. Losparmetros resistentes tambin pueden ser estimados
indirectamente a partir de ensayos de campo como el SPT, CPT,
etc.
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1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Comportamiento de materiales finos
- Suelos conformados predominantemente por partculas finasarcillosas y/o limosas. Pueden tener una elevada resistencia
cohesiva (suelos pre-consolidados) como tambin pueden tener
baja a nula cohesin (suelos normalmente consolidados, arcillasblandas), estos ltimos en condiciones drenadas.
- Una caracterstica de los suelos finos y granulares es la diferencianotable de sus permeabilidades.
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1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Parmetros de estabilidad
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1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Parmetros de resistencia al corte
- La estimacin adecuada de la cohesin y del ngulo de friccin deun suelos es esencial para un correcto anlisis de estabilidad.
- Los parmetros resistentes se obtienen normalmente a partir de losensayos de laboratorio. Sin embargo, la adopcin de los parmetros
finales ser definido por el ingeniero.
- Los parmetros obtenidos de los ensayos de laboratorio dependende muchos factores, entre ellos: Tipo de suelo, calidad de muestras,representatividad de la muestra, del tipo ensayo requerido y una
correcta interpretacin del comportamiento real del suelo
(parmetros pico o residuales, efectivos o totales. Condicin
drenada o no drenada).
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1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Parmetros de resistencia Pico y Residual
Suelos granulares densos Arcillas duras
Suelos granulares sueltos
Arcillas blandas
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1. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos
Parmetros resistentes
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2. Mtodos de anlisis de estabilidad
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2. Mtodos de anlisis de estabilidad
FS En arenas
TALUD INFINITO
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2. Mtodos de anlisis de estabilidad
TALUD INFINITO SUMERGIDO
FS En arenas
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2. Mtodos de anlisis de estabilidad
MTODOS DE EQUILIBRIO LMITE
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2. Mtodos de anlisis de estabilidadEquilibrio lmite
MTODO DE LAS DOVELAS
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2. Mtodos de anlisis de estabilidadEquilibrio lmite
Fuente: J. Alva
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2. Mtodos de anlisis de estabilidadEquilibrio lmite
Fuente: J. Alva
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2. Mtodos de anlisis de estabilidadEquilibrio lmite
Fuente: J. Alva
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2. Mtodos de anlisis de estabilidadEquilibrio lmite
Fuente: J. Alva
Se asume que las fuerzas entre
dovelas son horizontales o sea
que no tiene en cuenta las
fuerzas cortantes La solucin
rigurosa de Bishop es compleja
y por esa razn se utiliza su
versin simplificada
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2. Mtodos de anlisis de estabilidadEquilibrio lmite
Fuente: J. Alva
Satisface totalmente el equilibrio de momentos como de esfuerzos. Se
basa en la suposicin que las fuerzas entre dovelas son paralelas las unas
con las otras.
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2. Mtodos de anlisis de estabilidadEquilibrio lmite
Fuente: J. Alva
Mtodo riguroso
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2. Mtodos de anlisis de estabilidadEquilibrio lmite
Procedimiento generalizado de las dovelas
Fuente: J. Alva
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2. Mtodos de anlisis de estabilidadEquilibrio lmite
Resumen
Fuente: J. Alva
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2. Mtodos de anlisis de estabilidadEquilibrio lmite
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2. Mtodos de anlisis de estabilidadEquilibrio lmite
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2. Mtodos de anlisis de estabilidadEquilibrio lmite
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2. Mtodos de anlisis de estabilidadEquilibrio lmite
Conclusiones sobre los mtodos de equilibrio lmite
Cualquier mtodo que satisface el equilibrio de momentos , da el mismo factor deseguridad en el anlisis def=0 con superficie de falla circular.
El mtodo ordinario de la dovelas (Fellenius), da error en el lado conservador para
el caso de f>0. Con presiones de poro pequeas, para los anlisis en funcin de
los esfuerzos totales y efectivos, el error es de menos 10%. Para pendientes casi
planas compresiones de poro altas, el error puede ser mayor que 50%.
Para anlisis de f=0 o f>0, con presiones de poro bajas o altas, el mtodo
simplificado de Bishop es adecuado para el anlisis de falla circular. El mtodo es
muy estable numricamente, slo hay problemas de convergencia cuando los
extremos de la superficie son muy paradas, casi vertical.
Los mtodos que satisfacen solamente el equilibrio de fuerzas, el factor de
seguridad es muy sensible a la inclinacin asumida de la fuerzas laterales.
Si todas las condiciones de equilibrio son satisfechas, la magnitud del error en el FS
es muy pequea, generalmente +-5% de la respuesta correcta.
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2. Mtodos de anlisis de estabilidadEquilibrio lmite
Sensibilidad del factor de seguridad empleando varios mtodos
Fuente: J. Surez
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3 Taller prctico