b estabilidad de taludes dms 2012 0
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ESTABILIDAD DE TALUDES
Ing. José Luis Carrasco
Introducción – conceptos generales
Tipos de deslizamientos
Factores condicionantes y desencadenantes
Métodos de cálculo de la estabilidad
Medidas de estabilización
Empleo de programas:
(Slide, RocPlane y Swedge)
ESTABILIDAD DE TALUDES - CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN
En cualquier obra como: carreteras, ferrocarriles, canales, explotaciones mineras y en general cualquier construcción que requiera una superficie plana en una zona de pendiente o alcanzar una profundidad determinada por debajo de la superficie, precisan de excavaciones que dan lugar a la conformación de taludes que deben ser proyectados de tal forma que sean estables y seguros.
1. INTRODUCCIÓN – TIPOS DE TALUDES
1. INTRODUCCIÓN
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1. INTRODUCCIÓN – CONCEPTOS GENERALES
El diseño de taludes debe tomar en cuenta el nivel de riesgo que implique pérdida de vidas humanas y pérdidas económicas. (Relacionado con un factor de seguridad mínimo).
Los problemas de estabilidad de taludes no pueden ser resueltos con soluciones tabuladas, ya que no hay deslizamiento iguales. Una inestabilidad suele tener origen en la convergencia de múltiples condicionantes de carácter local.
Gran porcentaje de pérdidas por deslizamientos son evitables si el problema se identifica con anterioridad y se toman medidas de prevención y/o control (monitoreo).
ESTABILIDAD DE TALUDES - CONTENIDO
Introducción – conceptos generales
Tipos de deslizamientos
Factores condicionantes y desencadenantes
Métodos de análisis de estabilidad
Medidas de estabilización
Empleo de programas:
(Slide, RocPlane y Swedge)
2. TIPOS DE DESLIZAMIENTOS - ROTACIONAL
Esquema de un deslizamiento rotacional típico (Fuente: Varnes 1978)
2. TIPOS DE DESLIZAMIENTO - ROTACIONAL
Movimiento rotacional simple
Movimiento rotacional sucesivo
2. DESLIZAMIENTOS ANTIGUOS – Pueden ser activados
Carretera Huanuni Llallagua, Potosí - (Bolivia, 2007). Antiguas escarpas de falla en suelo
Fuente: J.L.Carrasco
2. Tipos de deslizamientos – Rotacionales
Las Bambas - Alternativa de acceso a mineraducto - Apurímac, Perú 2010
Fuente: J.L.Carrasco
2. Tipos de deslizamientos – Rotacional múltiple
Fuente: Varnes 1978
2. Tipos de deslizamientos - Traslacional
Carretera Cajamarca - San Pablo (2010)
Fuente: J.L.Carrasco
2. Tipos de deslizamientos - Falla plana en macizos rocosos
2. Tipos de deslizamientos - Falla plana
Carretera Chiclayo – Jaen km173, Lambayeque Perú, 2011
Fuente: J.L.Carrasco
2. Tipos de deslizamientos - Falla en cuña en macizos rocosos
2. Tipos de deslizamientos - Falla en cuña en macizos rocosos
2. Tipos de deslizamientos - Desprendimientos
ESTABILIDAD DE TALUDES - CONTENIDO
Introducción – conceptos generales
Tipos de deslizamientos
Factores condicionantes y desencadenantes
Métodos de cálculo de la estabilidad
Medidas de estabilización
Empleo de programas:
(Slide, RocPlane y Swedge)
3. Factores condicionantes y desencadenantes
Fuente: Gonzales de Vallejo
3. Factores condicionantes y desencadenantes
Causas de desestabilización en taludes naturales
3. Factores condicionantes y desencadenantes
Factores antrópicos
ESTABILIDAD DE TALUDES - CONTENIDO
Introducción – conceptos generales
Tipos de deslizamientos
Factores condicionantes y desencadenantes
Métodos de cálculo de la estabilidad
Medidas de estabilización
Empleo de programas:
(Slide, RocPlane y Swedge)
4. MÉTODOS DE ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES
4. MÉTODOS DE ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES
Factor de seguridad
4. MÉTODOS DE ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES – POR EQUILIBRIO LÍMITE
Fuente: H. Gavilanes
4. MÉTODOS DE ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES – POR EQUILIBRIO LÍMITE
4. MÉTODOS DE ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES – POR EQUILIBRIO LÍMITE
4.2 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD EN TALUDES – TALUD INFINITO
FS En arenas
4.2 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD EN TALUDES – TALUD INFINITO
FS En arenas
4.3 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD EN TALUDES – MÉTODO DE LAS DOVELAS
4.3 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD EN TALUDES – MÉTODO DE LAS DOVELAS
Método de Fellenius
4.3 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD EN TALUDES – MÉTODO DE LAS DOVELAS
Método de Bishop simplificado
4.3 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD EN TALUDES – MÉTODO DE LAS DOVELAS
Método de Jambu
4.4 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE CUERPO RIGIDO – FALLA PLANA
4.4 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE CUERPO RIGIDO – FALLA PLANA
4.4 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE CUERPO RIGIDO – FALLA PLANA
4.5 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE CUERPO RIGIDO – FALLA EN CUÑA
4.5 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE CUERPO RIGIDO – FALLA EN CUÑA
4.5 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE CUERPO RIGIDO – FALLA EN CUÑA
4.5 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE CUERPO RIGIDO – FALLA POR VOLTEO
ESTABILIDAD DE TALUDES - CONTENIDO
Introducción – conceptos generales
Tipos de deslizamientos
Factores condicionantes y desencadenantes
Métodos de cálculo de la estabilidad
Medidas de estabilización
Empleo de programas:
(Slide, RocPlane y Swedge)
5. MEDIDAS DE ESTABILIZACIÓN
• Suavización (geometría) : Disminución de altura, terraceo, inclinación, material (topo, base )
• Densificación del material ( g , c’ , f’ ): Compactación
• Impermeabilización: Uso de geomembrabas en presas u otros
• Drenaje: Superficial y subsuperficial
• Estructuras de contención: Muros de gravedad, armados, gaviones, muros
mecánicamente estabilizados
• Elementos de sostenimiento: Pantallas, soil nailing, anclajes activos, pasivos.
Soluciones
5. MEDIDAS DE ESTABILIZACIÓN Soluciones
5. MEDIDAS DE ESTABILIZACIÓN - Suavización (geometría) :
Disminución de altura, terraceo, inclinación, material (topo, base )
60o
40o
FS = 1,00 FS = 1,31
5. MEDIDAS DE ESTABILIZACIÓN - Taludes mineros
Usualmente: • Ángulo de talud de bancos, varia entre 63° a 75° • Ángulo inter rampa, variable entre 45° a 65°
Suavización de Taludes
5. MEDIDAS DE ESTABILIZACIÓN:
Protección de taludes contra erosión
• Evitar la filtración del agua
Impermeabilización
de taludes
Recubrimiento con geomembrana
Drenaje
Rio de Janeiro - Brasil
Fuente: A. Sayao
Muro de concreto en ‘L’
dreno de piedras
drenaje
geotextil
Brasil
Drenaje ?
Fuente: A. Sayao
MEDIDAS DE ESTABILIZACIÓN - PATOLOGIAS EN TALUDES CON SOSTENIMIENTO
Muro con drenes (barbacanas)
Dren
5. Medidas de estabilización – Pernos, drenes “lloraderos” y Shocrete
Estabilización de talud -Carretera Cotapata - Santa Bárbara, Los Yungas La Paz Bolivia, 2008)
Fuente: J.L.Carrasco
Muro de Piedras muro
geotextil
dren de piedras
dren
Mampostería de piedra
5. Alternativas de solución - Pedraplenes en talud de corte
5. Alternativas de solución (Pedraplenes en talud de corte)
Carretera Interoceánica sur – Tramo II (Urcos - Puente Inambari, 2009)
Fuente: J.L.Carrasco
Contención con muros de gaviones
Muros de Suelo Reforzado
Muro de Suelo Reforzado
5. Alternativas de solución (Muros mecánicamente estabilizado)
Carretera Interoceánica sur – Tramo II entre Urcos y Puente Inambari, 2009)
Fuente: J.L.Carrasco
2. Alternativas de solución (Muro mecánicamente estabilizado)
Carretera Interoceánica Sur – Tramo II entre Urcos y Puente Inambari, 2009)
Fuente: J.L.Carrasco
Soluciones no convencionales - Muro de Bambú
Fuente: A. Sayao Fuente: A. Sayao
Soluciones no convencionales - Muro de de Llantas
Fuente: A. Sayao
Descarte de llantas
Producción anual:
33 millones Brasil
800 millones mundo
Fuente: A. Sayao
Riesgo ambiental
Ontario (1991)
California (1999)
Fuente: A. Sayao
Llantas amarradas con cuerda
Fuente: A. Sayao
Durante la construcción
Fuente: A. Sayao
Muro
Final de construcción
Fuente: A. Sayao
4. ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN – ANCLAJES ACTIVOS
Sostenimiento de talud con anclajes activos en la presa Limón (Proyecto Trasvase Olmos, Cajamarca 2011)
Fuente: J.L.Carrasco
Pantallas con Anclajes
Fuente: A. Sayao
5. Alternativas de estabilización – Pernos pasivos
Anclajes pasivos (pernos) en taludes sobre macizos rocosos (Carretera Cotapata Santa Bárbara, Los Yungas La Paz Bolivia, 2008)
Fuente: J.L.Carrasco
5. Alternativas de estabilización - Anclajes activos
Anclajes activos en el portal de entrada de túnel (Carretera Cotapata Santa Bárbara, Los Yungas La Paz Bolivia, 2008)
Fuente: J.L.Carrasco
Taludes con sostenimiento - Anclajes activos
Anclajes activos en sector crítico. Carretera Cotapata - Santa Bárbara, Los Yungas La Paz Bolivia, 2008)
Fuente: J.L.Carrasco
1. Excavación
Secuencia de ejecución
5. Alternativas de estabilización – Soil Nailing
Brasil Fuente: A. Sayao
2. Perforación
Usual:
f = 75 a 100 mm
Secuencia de ejecución
Fuente: A. Sayao
Fuente: A. Sayao
3. Instalación
Secuencia de ejecución
Fuente: A. Sayao
4. Inyección
Secuencia de ejecución
Fuente: A. Sayao
5. Fijación de la tela
Secuencia de ejecución
Fuente: A. Sayao
6. Fijación de la Cabeza
Secuencia de ejecución
Fuente: A. Sayao
Cabeza de la Clave
25 75 50
Steel meshes
Steel bar
Grout
mm
Shotcrete
(Ortigão & Sayão 2004)
Barras f > 22mm
7. Concreto
Secuencia de ejecución
e = 7 a 15cm
Fuente: A. Sayao
Drenaje
Fuente: A. Sayao
8. Excavación
Secuencia de ejecución
Fuente: A. Sayao
Final de
Ejecución
Fuente: A. Sayao
5. Alternativas de estabilización – Enmallado
Fuente: A. Sayao
Túnel Falso
Solución: Convivir con el deslizamiento Fuente: A. Sayao
5. Alternativas de solución
ESTABILIDAD DE TALUDES - CONTENIDO
Introducción – conceptos generales
Tipos de deslizamientos
Factores condicionantes y desencadenantes
Métodos de cálculo de la estabilidad
Medidas de estabilización
Empleo de programas:
(Slide, RocPlane y Swedge)
33°
34°
Wsenα
Wcosα
α
α W A
U
Rc
Rφ
Siendo:
Rc = Fuerzas cohesivas= cA Rφ = Fuerzas friccionantes= Wcosα tgφ S = Fuerzas que tienden al deslizamiento= Wsenα A = Area del plano de rotura
Caso de existir presión de agua sobre la superficie, U= Fuerza total debida al agua sobre la superficie A: Rφ = (Wcosα – U) tgφ
FUENTE: Luis Gonzales de Vallejo
EQUILIBRIO LÍMITE
POR: Ing. Dionicio Milla S.
TALUD INFINITO
Si no hay cohesión (caso más simple), el coeficiente de seguridad viene dado por:
F = τ / S = σn tgφ´ / S = Tgφ´ /tgα
Siendo: σn = Wsenα / l = γHcos2 α S = Wsenα / l = γHsenα cosα
Donde: l es la longitud de la base de la rebanada, φ´es el rozamiento efectivo, y γ es el peso específico aparente del terreno.
FUENTE: Luis Gonzales de Vallejo POR: Ing. Dionicio Milla S.