refuerzo de terraplenes sobre suelos blandos
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8.1. Introducción
Cuando se construyen terraplenes sobre suelos blandos, estos puedentransmitir una presión de contacto de tal forma que se generan unasfuerzas de corte las cuales pueden superar la resistencia al corte delsuelo de fundación, obteniéndose como resultado la falla en la base delterraplén. Un adecuado diseño de capas de geotextil tejido de alta re-sistencia colocados en la base del terraplén permite desarrollar un re-fuerzo a la tracción de tal manera que el factor de seguridad ante la fallapor efecto del peso del terraplén aumente hasta un valor confiable.
El refuerzo con geotextil puede disminuir los desplazamientos horizonta-les, verticales y los asentamientos diferenciales, aunque no se debeconsiderar que presente una disminución de los asentamientos por con-solidación primaria ni secundaria.
El uso de geotextiles tejidos de alta resistencia para la construcción deterraplenes sobre suelos blandos puede presentar los siguientes benefi-cios:
••••• El incremento del factor de seguridad.
••••• La posibilidad de incrementar la altura del terraplén.
••••• Reducción de los desplazamientos durante la construcción.
••••• Disminución de los asentamientos diferenciales.
Existen varias alternativas para la estabilización de terraplenes sobresuelos blandos, dependiendo de las condiciones particulares de cadacaso, estas soluciones pueden ser:
Reemplazo de suelos, pilotes de carga por fricción o por punta, pilotesdrenantes o drenes verticales, geotextiles de refuerzo y otras. Está de-mostrado que el refuerzo con geotextiles tejidos de alta resistencia esuna alternativa de estabilización a un bajo costo comparado con otrasalternativas. En algunos casos la solución técnica y económicamentemas conveniente puede ser la combinación de tratamientos convencio-nales como por ejemplo reemplazos de materiales en la fundación al-ternados con el refuerzos con geosintéticos.
El refuerzo de terraplenes sobre suelos de baja capacidad de soporte esnecesario para las siguientes dos condiciones:
Suelos muy blandos y saturados tales como arcillas, limos o turbas. Lasegunda situación es la construcción de terraplenes sobre materialesque presentan grietas, fisuras o vacíos (típicas de suelos residuales loscuales presentan estructuras heredadas).
Los geotextiles también pueden ser usados como elementos de sepa-ración para evitar la contaminación de los materiales seleccionados queconforman al terraplén.
Si la función y aplicación del geotextil solo va ser la de separación eldiseño se debe basar en garantizar la supervivencia en la construcción yposterior vida útil, entonces se puede pensar en geotextiles que tenganalta elongación como son los geotextiles no tejidos. En este caso no sepuede considerar que el geotextil aporte resistencia.
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REFUERZO DE TERRAPLENESSOBRE SUELOS BLANDOS
162 163
8.2 Consideraciones de diseño
En los terraplenes construidos sobre suelos blandos de baja capacidadportante se puede presentar tres tipos de falla:
a.a.a.a.a. Por capacidad portante .
b.b.b.b.b. Falla rotacional de base.
c.c.c.c.c. Falla por desprendimiento lateral. Ver figuras
En esta guía de diseño se presenta la metodología para determinarel geotextil necesario para la estabilización por los modelos de fallaantes descritos, la estabilidad interna de los taludes también debeser analizada. ver capitulo 1 refuerzo de taludes de terraplenes.
a. Falla por Capacidad Portante
b. Falla Rotacional
c. Falla por Desprendimiento Lateral
Las tres posibilidades de modelos de falla indica los tipos de análisis deestabilidad que se requieren, también se debe tener en cuenta los de-más chequeos de estabilidad externa necesarios en todos los casos.
El momento mas crítico de estabilidad del terraplén es el final de laconstrucción, por tal motivo el mayor beneficio que presta el refuerzo esdurante el proceso constructivo.
El procedimiento de diseño de terraplenes sobre suelos blandos se rea-liza por métodos convencionales de geotecnia con algunas modificacio-nes por la inclusión del refuerzo.
Las condiciones que mejor modelan el comportamiento constructivo deterraplenes sobre suelo blandos son las de realizar análisis en términosde esfuerzos totales y las mas apropiadas para el diseño del refuerzo.(Holtz, 1989).
8.3 Metodología de Diseño
1. Establecer las dimensiones geométricas, condiciones de carga, tiem-po de construcción y condiciones ambientales.
••••• Altura del terraplén, H, la longitud del terraplén L, el ancho de lacresta, B.
••••• Angulo del talud o de los taludes del terraplén, β.
••••• Establecer las cargas externas que tendrá el terraplén tales comosobrecargas (Q), (q), cargas vivas, diseño sísmico, aceleración α g.
••••• Tiempo de construcción (para revisar la tasa de incremento de es-fuerzo en el suelo de fundación)
••••• Condiciones ambientales tales como drenajes naturales, probabili-dad de infiltraciones.
2. Establecer el perfil estratigráfico, las propiedades geomecánicasdel suelo de fundación y las condiciones del nivel freatico.
••••• Es muy importante conocer el perfil estratigráfico, propiedadesgeotecnicas de los suelos de fundación encontrados:
Gradación e índice de plasticidad (propiedades índice), Cu, para losanálisis de estabilidad al final de la construcción, φu y/ó C´, φ́ yparámetros de consolidación para el cálculo de los asentamientos(Cc, Cr, Cv y σp´) con el objetivo de revisar las condiciones a largoplazo.
••••• Localizar la altura de la tabla freática N.F. y las condiciones de pre-sencia de agua y de lugares o zonas de aporte de agua que puedepresentar algún riesgo de infiltración.
3. Obtener las propiedades ingenieriles del suelo que se utilizarápara la construcción del terraplén.
••••• Clasificación, propiedades índice.
••••• Propiedades para la compactación, según el próctor modificado, den-sidad máxima y humedad óptima de compactación (γdmax, Hóptima).
••••• Parámetros de resistencia al corte, Cu, φu y/ó c´, φ́ .
4. Establecer los parámetros de diseño del geotextil de refuerzo.
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8.2 Consideraciones de diseño
En los terraplenes construidos sobre suelos blandos de baja capacidadportante se puede presentar tres tipos de falla:
a.a.a.a.a. Por capacidad portante .
b.b.b.b.b. Falla rotacional de base.
c.c.c.c.c. Falla por desprendimiento lateral. Ver figuras
En esta guía de diseño se presenta la metodología para determinarel geotextil necesario para la estabilización por los modelos de fallaantes descritos, la estabilidad interna de los taludes también debeser analizada. ver capitulo 1 refuerzo de taludes de terraplenes.
a. Falla por Capacidad Portante
b. Falla Rotacional
c. Falla por Desprendimiento Lateral
Las tres posibilidades de modelos de falla indica los tipos de análisis deestabilidad que se requieren, también se debe tener en cuenta los de-más chequeos de estabilidad externa necesarios en todos los casos.
El momento mas crítico de estabilidad del terraplén es el final de laconstrucción, por tal motivo el mayor beneficio que presta el refuerzo esdurante el proceso constructivo.
El procedimiento de diseño de terraplenes sobre suelos blandos se rea-liza por métodos convencionales de geotecnia con algunas modificacio-nes por la inclusión del refuerzo.
Las condiciones que mejor modelan el comportamiento constructivo deterraplenes sobre suelo blandos son las de realizar análisis en términosde esfuerzos totales y las mas apropiadas para el diseño del refuerzo.(Holtz, 1989).
8.3 Metodología de Diseño
1. Establecer las dimensiones geométricas, condiciones de carga, tiem-po de construcción y condiciones ambientales.
••••• Altura del terraplén, H, la longitud del terraplén L, el ancho de lacresta, B.
••••• Angulo del talud o de los taludes del terraplén, β.
••••• Establecer las cargas externas que tendrá el terraplén tales comosobrecargas (Q), (q), cargas vivas, diseño sísmico, aceleración α g.
••••• Tiempo de construcción (para revisar la tasa de incremento de es-fuerzo en el suelo de fundación)
••••• Condiciones ambientales tales como drenajes naturales, probabili-dad de infiltraciones.
2. Establecer el perfil estratigráfico, las propiedades geomecánicasdel suelo de fundación y las condiciones del nivel freatico.
••••• Es muy importante conocer el perfil estratigráfico, propiedadesgeotecnicas de los suelos de fundación encontrados:
Gradación e índice de plasticidad (propiedades índice), Cu, para losanálisis de estabilidad al final de la construcción, φu y/ó C´, φ́ yparámetros de consolidación para el cálculo de los asentamientos(Cc, Cr, Cv y σp´) con el objetivo de revisar las condiciones a largoplazo.
••••• Localizar la altura de la tabla freática N.F. y las condiciones de pre-sencia de agua y de lugares o zonas de aporte de agua que puedepresentar algún riesgo de infiltración.
3. Obtener las propiedades ingenieriles del suelo que se utilizarápara la construcción del terraplén.
••••• Clasificación, propiedades índice.
••••• Propiedades para la compactación, según el próctor modificado, den-sidad máxima y humedad óptima de compactación (γdmax, Hóptima).
••••• Parámetros de resistencia al corte, Cu, φu y/ó c´, φ́ .
4. Establecer los parámetros de diseño del geotextil de refuerzo.
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••••• Obtener la resistencia a la tracción disponible del geotextil (Ta) como:Ta = Tult/RFRF = (FScr * Fsinst * FSdu * FSdb * FScost)Ver tabla de factores de seguridad recomendados.
Donde:
TTTTTultultultultult: Resistencia última del geotextil por el método de la tira ancha Tult(ASTM D4595).
TTTTTaaaaa: Resistencia a la tracción disponible del geotextil.
FScr:FScr:FScr:FScr:FScr: Factor de seguridad por creep.Fsinst:Fsinst:Fsinst:Fsinst:Fsinst: Factor de seguridad por daños de instalación.FSdu:FSdu:FSdu:FSdu:FSdu: Factor de seguridad por durabilidad.FSdb:FSdb:FSdb:FSdb:FSdb: Factor de seguridad por degradación química.Fscost:Fscost:Fscost:Fscost:Fscost: Factor de seguridad por inclusión de costura.
Tabla Recomendaciones de valores de factores de seguridad parciales, RobertM. Koerner, Designing with Geosynthetics, Third Edition.
••••• Determinar la resistencia en ensayos Pullout . A este dato se le aplicaun factor de seguridad de 1.5 para suelos granulares y de 2.0 parasuelos cohesivos.
FSPO = PR / Treq = (2 * Le * F* * α * σv) / Treq
Donde:
PPPPPRRRRR::::: Resistencia pullout por unidad de ancho de refuerzoLLLLLeeeee::::: Longitud de empotramientoF*:F*:F*:F*:F*: Factor de resistencia Pullout1
ααααα ::::: Factor de transferencia de esfuerzoσσσσσ´́́́́ vvvvv::::: Esfuerzo vertical total.
5. Chequeo por Capacidad Portante
Cuando el espesor del estrato de suelo blando es mayor que el an-cho del terraplén se puede calcular la capacidad portante por méto-dos clásicos. (Terzghi and Peck, 1967; Vesic, 1975; Perloff and Baron,1976; and U.S. Navy, 1982). Los cuales asumen metodologías deequilibrio límite, asumiendo una espiral logaritmica como la superfi-cie de falla. Se recomienda calcular la capacidad portante en térmi-nos de parámetros no drenados pues esta condición se asemejamas a los condiciones de construcción de terraplenes, un procesode carga rápido sin disipación de presiones de poros.
Con base en lo anterior la capacidad portante se puede calcularcomo:
qult = Cu * Nc = (π + 2) * Cu
Donde:
Nc:Nc:Nc:Nc:Nc: es el factor de capacidad portante, usulamente se toma 5.14.Cu:Cu:Cu:Cu:Cu: Resistencia al corte no drenada del suelo de fundación.
El refuerzo no se debe considerar como un elemento que incrementa lacapacidad portante (aunque el refuerzo logra una mejor redistribuciónde la presión de contacto) si la presión de contacto es mayor que lacapacidad portante el terraplén puede fallar por capacidad portante. Enestos casos es conveniente pensar adicionalmente al refuerzo, otrostipos de soluciones como pilotes drenantes ó drenes verticales, pilotesde cimentación, reemplazo de materiales etc.
6. Chequeo a la falla Rotacional de Base
Para revisar contra la falla rotacional, se debe hacer un análisis clá-sico de equilibrio límite de estabilidad que involucre el suelo de fun-dación con el objetivo de determinar la superficie potencial de falla.Ver siguientes gráficos.
Análisis de estabilidad de un terraplén sin refuerzo construido sobre un sueloblando. Realizado en el PCSTABLE6.
164 165
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1F* es obtenido en ensayos Pullout con el suelo y el geotextil que se va a usar paracada caso en particular, puede usarse como conservativo F* = 2/3 tan φ.
••••• Obtener la resistencia a la tracción disponible del geotextil (Ta) como:Ta = Tult/RFRF = (FScr * Fsinst * FSdu * FSdb * FScost)Ver tabla de factores de seguridad recomendados.
Donde:
TTTTTultultultultult: Resistencia última del geotextil por el método de la tira ancha Tult(ASTM D4595).
TTTTTaaaaa: Resistencia a la tracción disponible del geotextil.
FScr:FScr:FScr:FScr:FScr: Factor de seguridad por creep.Fsinst:Fsinst:Fsinst:Fsinst:Fsinst: Factor de seguridad por daños de instalación.FSdu:FSdu:FSdu:FSdu:FSdu: Factor de seguridad por durabilidad.FSdb:FSdb:FSdb:FSdb:FSdb: Factor de seguridad por degradación química.Fscost:Fscost:Fscost:Fscost:Fscost: Factor de seguridad por inclusión de costura.
Tabla Recomendaciones de valores de factores de seguridad parciales, RobertM. Koerner, Designing with Geosynthetics, Third Edition.
••••• Determinar la resistencia en ensayos Pullout . A este dato se le aplicaun factor de seguridad de 1.5 para suelos granulares y de 2.0 parasuelos cohesivos.
FSPO = PR / Treq = (2 * Le * F* * α * σv) / Treq
Donde:
PPPPPRRRRR::::: Resistencia pullout por unidad de ancho de refuerzoLLLLLeeeee::::: Longitud de empotramientoF*:F*:F*:F*:F*: Factor de resistencia Pullout1
ααααα ::::: Factor de transferencia de esfuerzoσσσσσ´́́́́ vvvvv::::: Esfuerzo vertical total.
5. Chequeo por Capacidad Portante
Cuando el espesor del estrato de suelo blando es mayor que el an-cho del terraplén se puede calcular la capacidad portante por méto-dos clásicos. (Terzghi and Peck, 1967; Vesic, 1975; Perloff and Baron,1976; and U.S. Navy, 1982). Los cuales asumen metodologías deequilibrio límite, asumiendo una espiral logaritmica como la superfi-cie de falla. Se recomienda calcular la capacidad portante en térmi-nos de parámetros no drenados pues esta condición se asemejamas a los condiciones de construcción de terraplenes, un procesode carga rápido sin disipación de presiones de poros.
Con base en lo anterior la capacidad portante se puede calcularcomo:
qult = Cu * Nc = (π + 2) * Cu
Donde:
Nc:Nc:Nc:Nc:Nc: es el factor de capacidad portante, usulamente se toma 5.14.Cu:Cu:Cu:Cu:Cu: Resistencia al corte no drenada del suelo de fundación.
El refuerzo no se debe considerar como un elemento que incrementa lacapacidad portante (aunque el refuerzo logra una mejor redistribuciónde la presión de contacto) si la presión de contacto es mayor que lacapacidad portante el terraplén puede fallar por capacidad portante. Enestos casos es conveniente pensar adicionalmente al refuerzo, otrostipos de soluciones como pilotes drenantes ó drenes verticales, pilotesde cimentación, reemplazo de materiales etc.
6. Chequeo a la falla Rotacional de Base
Para revisar contra la falla rotacional, se debe hacer un análisis clá-sico de equilibrio límite de estabilidad que involucre el suelo de fun-dación con el objetivo de determinar la superficie potencial de falla.Ver siguientes gráficos.
Análisis de estabilidad de un terraplén sin refuerzo construido sobre un sueloblando. Realizado en el PCSTABLE6.
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Si el factor de seguridad de la superficie potencial de falla rotacional esmayor a 1.3 (al final de la construcción) el terraplén no requiere refuerzo.Si el factor de seguridad a la falla rotacional es menor a 1.3 (al final de laconstrucción) el terraplén requiere refuerzo. Entonces se debe calcularla fuerza, Tg, necesaria para incrementar el factor de seguridad a unvalor confiable normalmente 1.3.
Tg = ((F.S.* Md) – Mr) / ((R * Cos (θ - β)) Ver esquema.
Donde:
Md:Md:Md:Md:Md: Momento desestabilizante (W * X)Mr:Mr:Mr:Mr:Mr: Momento estabilizante (∑ Cu * L) * R
βββββ=====θθθθθ,,,,, para arcillas sensitivas, slurry, lechadas o arcillas marinas. Con-diciones extremas.
βββββ=====θθθθθ/2,/2,/2,/2,/2, si D/B < 0.4 y suelos con compresibilidad de moderada a alta,suelos arcillosos y turbas.
βββββ=====θθθθθ,,,,, si D/B > = 0.4 y suelos altamente compresibles. Arcillas blandasy turbas
7. Chequeo por desprendimientos lateral.
Se debe de determinar el factor de seguridad al desprendimiento,teniendo en cuenta dos situaciones, la primera que el bloque deterraplen se desprenda sin romper el geotextil y la segunda que elbloque de terraplén se desprenda rompiendo el geotextil. Si el fac-tor de seguridad al desprendimiento en los dos casos es mayor a1.5 no se requiere geotextil adicional para estabilizar este modo defalla, si el factor de seguridad es menor a 1.5 se requiere geotextiladicional para llevar el refuerzo a un valor confiable. Esto se hacecalculando los refuerzos adicionales.
F.S. = b * tan φ´sg / Ka * H
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8. Establecer la deformación tolerable del geotextil y calcular el mó-dulo (J) del refuerzo requerido con base en el ensayo a la ten-sión por el método de la tira ancha (ASTM D 4595) .
Recomendaciones basadas en el tipo de suelo a utilizar para la cons-trucción del terraplén sobre suelos blandos (Turbas):
Módulo de refuerzo : J = Tls / EgeotextilSuelos poco cohesivos: Egeotex. = 5 al 10 %Suelos cohesivos: Egeotex = 2 %Turbas: 2 al 10 %
Con base en los chequeos anteriores se determina el geotextil a usar.
Otros chequeos:
••••• Estimar la magnitud del asentamiento, usando métodos tradiciona-les de la geotecnia
••••• Establecer la secuencia, procedimientos constructivos, velocidad deavance de obra.
••••• Sistemas de subdrenaje y drenaje••••• Establecer la instrumentación que se requiera en cada caso, celdas
de carga, platinas de asentamiento, piezómetros, presurómetros,strain gage etc.
••••• Afectación a construcciones vecinas••••• Retroanálisis.
Ejemplo de Diseño
Se requiere construir un terraplén de 2 m de altura para soportar unaestructura de pavimento.
••••• Propiedades de los SuelosPropiedades de los SuelosPropiedades de los SuelosPropiedades de los SuelosPropiedades de los Suelos
Suelo 1. MHCu = 6 kPa, ! = 17 kN/m3
Suelo 2. GM" = 300, C’ = 10 kPa ! = 19,8 kN/m3
Suelo para construcción del terraplén! = 21.7 kN/m3 " = 35O
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Si el factor de seguridad de la superficie potencial de falla rotacional esmayor a 1.3 (al final de la construcción) el terraplén no requiere refuerzo.Si el factor de seguridad a la falla rotacional es menor a 1.3 (al final de laconstrucción) el terraplén requiere refuerzo. Entonces se debe calcularla fuerza, Tg, necesaria para incrementar el factor de seguridad a unvalor confiable normalmente 1.3.
Tg = ((F.S.* Md) – Mr) / ((R * Cos (θ - β)) Ver esquema.
Donde:
Md:Md:Md:Md:Md: Momento desestabilizante (W * X)Mr:Mr:Mr:Mr:Mr: Momento estabilizante (∑ Cu * L) * R
βββββ=====θθθθθ,,,,, para arcillas sensitivas, slurry, lechadas o arcillas marinas. Con-diciones extremas.
βββββ=====θθθθθ/2,/2,/2,/2,/2, si D/B < 0.4 y suelos con compresibilidad de moderada a alta,suelos arcillosos y turbas.
βββββ=====θθθθθ,,,,, si D/B > = 0.4 y suelos altamente compresibles. Arcillas blandasy turbas
7. Chequeo por desprendimientos lateral.
Se debe de determinar el factor de seguridad al desprendimiento,teniendo en cuenta dos situaciones, la primera que el bloque deterraplen se desprenda sin romper el geotextil y la segunda que elbloque de terraplén se desprenda rompiendo el geotextil. Si el fac-tor de seguridad al desprendimiento en los dos casos es mayor a1.5 no se requiere geotextil adicional para estabilizar este modo defalla, si el factor de seguridad es menor a 1.5 se requiere geotextiladicional para llevar el refuerzo a un valor confiable. Esto se hacecalculando los refuerzos adicionales.
F.S. = b * tan φ´sg / Ka * H
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8. Establecer la deformación tolerable del geotextil y calcular el mó-dulo (J) del refuerzo requerido con base en el ensayo a la ten-sión por el método de la tira ancha (ASTM D 4595) .
Recomendaciones basadas en el tipo de suelo a utilizar para la cons-trucción del terraplén sobre suelos blandos (Turbas):
Módulo de refuerzo : J = Tls / EgeotextilSuelos poco cohesivos: Egeotex. = 5 al 10 %Suelos cohesivos: Egeotex = 2 %Turbas: 2 al 10 %
Con base en los chequeos anteriores se determina el geotextil a usar.
Otros chequeos:
••••• Estimar la magnitud del asentamiento, usando métodos tradiciona-les de la geotecnia
••••• Establecer la secuencia, procedimientos constructivos, velocidad deavance de obra.
••••• Sistemas de subdrenaje y drenaje••••• Establecer la instrumentación que se requiera en cada caso, celdas
de carga, platinas de asentamiento, piezómetros, presurómetros,strain gage etc.
••••• Afectación a construcciones vecinas••••• Retroanálisis.
Ejemplo de Diseño
Se requiere construir un terraplén de 2 m de altura para soportar unaestructura de pavimento.
••••• Propiedades de los SuelosPropiedades de los SuelosPropiedades de los SuelosPropiedades de los SuelosPropiedades de los Suelos
Suelo 1. MHCu = 6 kPa, ! = 17 kN/m3
Suelo 2. GM" = 300, C’ = 10 kPa ! = 19,8 kN/m3
Suelo para construcción del terraplén! = 21.7 kN/m3 " = 35O
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••••• Factores de seguridad requeridosFactores de seguridad requeridosFactores de seguridad requeridosFactores de seguridad requeridosFactores de seguridad requeridos
F.S. min > 1.5 Para condición a largo plazoF.S. min # 1.3 Para condición a largo plazo
••••• Chequeo de capacidad portanteChequeo de capacidad portanteChequeo de capacidad portanteChequeo de capacidad portanteChequeo de capacidad portante
La capacidad portante en términos no drenados es:
qqqqqultultultultult
= = = = = CcN
c
NNNNNccccc = = = = = 4.14 + 0.5 (Bld) (Ver Meyer hof)
B =B =B =B =B = Base del terraplén (m)
d =d =d =d =d = Profundidad estrato suelo de fundación (m)
Nc = 4.14 + 0.5 (37/4.5) = 8.25
qult
= CcN
c = (6 kPa)(8,25) = 49,5 kPa
Presión de contacto sin geotextil = ! h = (21,7/m3)(2m) = 43,4 kPa
FS cap. portante = 49,5/43,4 = 1,14 No satisfactorio
Con geotextil se logra una distribución de la presión de contacto y secalcula de la siguiente manera:
PcT
o con geotextil = A!$/ B
A =A =A =A =A = Arae de sección transversal del terraplénB =B =B =B =B = Base del Terraplén
PcT
o con geotextil = ((1/2(37m + 15)2m)(21,7kN/m3))/37m = 30,5
FS cap. portante = 49,5/30,5 = 1,62 > 1.5 Satisfactorio
Se calcula el factor de seguridad de la falla rotacional de base sinSe calcula el factor de seguridad de la falla rotacional de base sinSe calcula el factor de seguridad de la falla rotacional de base sinSe calcula el factor de seguridad de la falla rotacional de base sinSe calcula el factor de seguridad de la falla rotacional de base sinrefuerzo. Nota: Mínimo factor de seguridad al final de la construc-refuerzo. Nota: Mínimo factor de seguridad al final de la construc-refuerzo. Nota: Mínimo factor de seguridad al final de la construc-refuerzo. Nota: Mínimo factor de seguridad al final de la construc-refuerzo. Nota: Mínimo factor de seguridad al final de la construc-ción debe ser 1,3. Es recomendable usar un programa de estabili-ción debe ser 1,3. Es recomendable usar un programa de estabili-ción debe ser 1,3. Es recomendable usar un programa de estabili-ción debe ser 1,3. Es recomendable usar un programa de estabili-ción debe ser 1,3. Es recomendable usar un programa de estabili-dad de taludes.dad de taludes.dad de taludes.dad de taludes.dad de taludes.
Factor de Seguridad sin refuerzo = 0,71
FSreq = (MR+Tg R)/M
D % 1,3
MR = ( & Cul)R (Momento resistente)
MD = w x (Momento desestabilizante)
R = 18 mX = 2,7 m
MR = (6 kPa) (18 m) (8,6 m) = 928,8
MD = (22,3 m2) (21,7 kN/m3) (2,7 m) = 1306
FSreq
= 1,3
& MR /& M
D = (928,8 + (Fza Geotextil))/1306 = 1,3
Fza Geotextil necesaria = 42,8 kN/m
Tad
= Tult
/F.SF
TR4000 ' Tult
= 60 kN/m
T2400 ' Tult
= 37 kN/m
F.ST = (FS
cr * FS
D.I. * FS
D.B. * FS
D.Q.)
F.ST para este caso = (2,5 * 1,2 * 1,0 * 1,0) = 3
Tad
= TR4000 = 60/3 = 20kN/mT
ad = T2400 = 37/3 = 12,3kN/m
Si es TR4000 ' 42,8/20 = 2,14 # 2 RefuerzosSi es T2400 ' 42,8/12,3 = 3,47 # 4 RefuerzosLas capas deben estar espaciadas 0,15 m aproximadamente.
Adicionalmente se deben hacer calculos de asentamientos, procedi-miento constructivo, seguimiento durante el procedimiento constructivo(Método Observacional).
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••••• Factores de seguridad requeridosFactores de seguridad requeridosFactores de seguridad requeridosFactores de seguridad requeridosFactores de seguridad requeridos
F.S. min > 1.5 Para condición a largo plazoF.S. min # 1.3 Para condición a largo plazo
••••• Chequeo de capacidad portanteChequeo de capacidad portanteChequeo de capacidad portanteChequeo de capacidad portanteChequeo de capacidad portante
La capacidad portante en términos no drenados es:
qqqqqultultultultult
= = = = = CcN
c
NNNNNccccc = = = = = 4.14 + 0.5 (Bld) (Ver Meyer hof)
B =B =B =B =B = Base del terraplén (m)
d =d =d =d =d = Profundidad estrato suelo de fundación (m)
Nc = 4.14 + 0.5 (37/4.5) = 8.25
qult
= CcN
c = (6 kPa)(8,25) = 49,5 kPa
Presión de contacto sin geotextil = ! h = (21,7/m3)(2m) = 43,4 kPa
FS cap. portante = 49,5/43,4 = 1,14 No satisfactorio
Con geotextil se logra una distribución de la presión de contacto y secalcula de la siguiente manera:
PcT
o con geotextil = A!$/ B
A =A =A =A =A = Arae de sección transversal del terraplénB =B =B =B =B = Base del Terraplén
PcT
o con geotextil = ((1/2(37m + 15)2m)(21,7kN/m3))/37m = 30,5
FS cap. portante = 49,5/30,5 = 1,62 > 1.5 Satisfactorio
Se calcula el factor de seguridad de la falla rotacional de base sinSe calcula el factor de seguridad de la falla rotacional de base sinSe calcula el factor de seguridad de la falla rotacional de base sinSe calcula el factor de seguridad de la falla rotacional de base sinSe calcula el factor de seguridad de la falla rotacional de base sinrefuerzo. Nota: Mínimo factor de seguridad al final de la construc-refuerzo. Nota: Mínimo factor de seguridad al final de la construc-refuerzo. Nota: Mínimo factor de seguridad al final de la construc-refuerzo. Nota: Mínimo factor de seguridad al final de la construc-refuerzo. Nota: Mínimo factor de seguridad al final de la construc-ción debe ser 1,3. Es recomendable usar un programa de estabili-ción debe ser 1,3. Es recomendable usar un programa de estabili-ción debe ser 1,3. Es recomendable usar un programa de estabili-ción debe ser 1,3. Es recomendable usar un programa de estabili-ción debe ser 1,3. Es recomendable usar un programa de estabili-dad de taludes.dad de taludes.dad de taludes.dad de taludes.dad de taludes.
Factor de Seguridad sin refuerzo = 0,71
FSreq = (MR+Tg R)/M
D % 1,3
MR = ( & Cul)R (Momento resistente)
MD = w x (Momento desestabilizante)
R = 18 mX = 2,7 m
MR = (6 kPa) (18 m) (8,6 m) = 928,8
MD = (22,3 m2) (21,7 kN/m3) (2,7 m) = 1306
FSreq
= 1,3
& MR /& M
D = (928,8 + (Fza Geotextil))/1306 = 1,3
Fza Geotextil necesaria = 42,8 kN/m
Tad
= Tult
/F.SF
TR4000 ' Tult
= 60 kN/m
T2400 ' Tult
= 37 kN/m
F.ST = (FS
cr * FS
D.I. * FS
D.B. * FS
D.Q.)
F.ST para este caso = (2,5 * 1,2 * 1,0 * 1,0) = 3
Tad
= TR4000 = 60/3 = 20kN/mT
ad = T2400 = 37/3 = 12,3kN/m
Si es TR4000 ' 42,8/20 = 2,14 # 2 RefuerzosSi es T2400 ' 42,8/12,3 = 3,47 # 4 RefuerzosLas capas deben estar espaciadas 0,15 m aproximadamente.
Adicionalmente se deben hacer calculos de asentamientos, procedi-miento constructivo, seguimiento durante el procedimiento constructivo(Método Observacional).
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BIBLIOGRAFÍA
••••• Robert M. Koerner. Designing with Geosyntetics, Third Edition.
••••• Robert D. Holtz, Barry R. Christopler, Ryan R. Berg. GeosynthethicsEngineering.
••••• Construcción industry Research and information Association, SoilReinforcement with Geotextiles.