Bibliografía

BRAJA M. DAS, Fundamentos de Ingeniería Geotécnica. Editorial Thomson International.608p. ISBN 9706860614.

Notas de Clase, dadas por la Ingeniera María Jaqueline Espinosa Rodríguez.

Grafico metodo de las dovelas

Factor de seguridad

Para este método se obtiene:

F.S = ∑1,n (C Δln + wn cos αn tan φ) / ∑1,n(wnsen αn)

Donde:

C,cohesión del suelo

Δl,longitud de arco de la n-esima dovela

wn, peso de la n-esima dovela

αn, ángulo de la n-esima dovela con respecto al radio

Para el estado y superficie de falla supuestos se obtiene:

Se supone un radio = 10 m, la ubicación del cantro es (8;5,4) desde la punta del talud.

F.S = 1,8

Lo que indica que para las condiciones supuestas el talud es estable, con un 80% más de probabilidad de estabilidad mecánica.

Factor de seguridad

El análisis de la estabilidad de un talud tiene como fin principal la determinación del factor de seguridad:

F.S = t_f / t_d

Donde:

t_{f, esfuerzo cortante promedio del suelo}

t_d, esfuerzo cortante promedio desarrollado a lo largo de la superficie de falla

Para el caso en estudio se ha hecho uso del método de las dovelas. El método de las dovelas consiste en la división de la sección transversal del talud (figura 4) en una determinada cantidad de pequeñas secciones (dovelas), y considerando el equilibrio de cada dovela con respecto a las fuerzas normales y tangenciales actuantes en cada una de ellas. A demás, se supone una superficie de falla en forma circular.

Figura 4. Análisis por el método de las dovelas

Empuje sobre una estructura de retención

Se supuso un muro de 5 m de altura, en el cual la masa de suelo llega hasta su corona. Los resultados que se obtuvieron al aplicar la teoria de Rankine para empujes fueron los siguientes:

sHa = 43,53 kPa

Ea= 108,8 kN /m

Ubicada a 1,67 m de la base del muro.

sHp = 52,85 kPa

Ep= 155,43 kN / m

Ubicada a 1,67 m de la base del muro

Empuje sobre una estructura de retención

La teoría de Rankine para empujes se trabaja con base en las siguientes suposiciones:

· Trasdós vertical.

· Superficie del terreno horizontal.

· No se considera el rozamiento entre el terreno y el muro.

· No hay nivel freático, pero no indica que no hay saturación.

· Suelo con propiedades mecánicas dependientes de C y el angulo de fricción fi.

Figura 5. Estados de empuje

A partir de esas suposiciones, se calculan los 3 estados de empuje existentes en la interacción suelo-estructura:

· Estado activo, el terreno va hacia la estructura

· Estado pasivo, la estructura va hacia el terreno

· Estado en reposo, no hay movimientos

Para realizar el cálculo del empuje sobre el muro se utilizaron las siguientes formulas:

E = A sH

sHa= sv (tan (45-f/2))^2 – 2ctan (45-f/2)

sHp = sv (tan (45-f/2))^2 + 2ctan (45-f/2)

Gravedad específica

En este ensayo se obtuvieron los siguientes datos :

Tabla3. Datos obtenidos ensayo Gravedad Específica

La lectura calibrada del picnómetro se hallo con una grafica que se tiene para cada picnómetro donde dependiendo de la temperatura de estos se obtiene una masa.

Para encontrar el valor de la gravedad especifica se usaron unas formulas dadas por la Ingeniera María Jaqueline Espinosa Rodríguez, y se obtuvo que la gravedad específica para el suelo analizado es de 2,57.

Masa picnómetro parcialmente lleno + suelo – masa del picnómetro parcvialmente lleno = x

Masa del picnómetro totalmente lleno + suelo – lectura calibrada del picnómetro = y

X – y = m

Gs = x/m

Gs = 2,57

Ensayo de gravedad especifica

Para realizar el ensayo de gravedad especifica, se utiliza lo que pasa el tamiz 4, el procedimiento consiste en obtener el volumen de un peso conocido de granos de suelo y dividirlo por el peso del mismo volumen de agua. Al realizar este ensayo se debe tener en cuenta de la existencia del aire dentro de la muestra y dentro del agua por lo tanto se utiliza una bomba de vacio para retirar el aire.

Figura 4. Ensayo gravedad especifica

Grafica sigma vs t

Figura 3. t vs s

Grafica t vs desplazamiento horizontal

Figura 2. t vs Desplazamiento horizontal (mm)

Prueba de corte directo

Para la prueba de corte directo, no es posible realizar la representación gráfica del círculo de Mohr, pero se puede obtener la evolvente de falla para el estado de esfuerzos analizados.

Para el caso de la muestra en estudio los resultados de la prueba son los siguientes:

Tabla 1. Resultados de la prueba de corte directo

Prueba de corte directo.

La finalidad de la prueba de corte, es determinar la resistencia de una muestra de suelo, sometida a fatigas y/o deformaciones que simulen las que existen o existirán en el terreno producto de una carga.

El ensayo induce la falla a través de un plano predeterminado. Sobre este plano de falla actúan dos esfuerzos:

· Un esfuerzo normal (s)

· Un esfuerzo tangencial (t)

Estos esfuerzos, deberán satisfacer la ecuación del criterio de falla de Mohr-Coulomb:

T = c + σ tan φ

Según esta ecuación la resistencia al corte depende de la cohesión (c) y del Angulo de fricción interna (f).

A partir de la prueba de corte directo, los valores del esfuerzo cortante (t) se llevan a un gráfico en función del esfuerzo normal (s).

Figura 1. Gráfico de t (FL^-1) vs s (FL^-1)

Granulometría

Para el caso en estudio, se ha hecho uso el Sistema de Clasificación Unificado (USCS) presentando los siguientes resultados:

Clasificación: SP, arena mal gradada.

Granulometría

Figura 3. Proceso de tamizado y muestra final.

El estudio de la distribución granulométrica de un suelo, se expresa mediante un gráfico que relaciona el porcentaje de tamaño de partículas con cada diámetro (tamiz). En conjunto con los sistemas tradicionales de clasificación, como el AASHTO o el sistema unificado (USCS), se realiza la clasificación correspondiente al tipo de suelo, en función de características tales como el tamaño de las partículas y los limites de Atterberg.

Caracterización geotécnica del talud

Para realizar la caracterización geotécnica se realizaron ensayos de granulometría, corte y gravedad específica.

Determinación de la pendiente del talud

La determinación de la pendiente del talud se realizo por medio de un método de campo ampliamente usado y sencillo. Consiste en el uso de una cinta métrica y una barra de longitud conocida, con el fin de conocer distancias verticales y horizontales. Finalmente, con un simple esquema de la forma del talud y el cálculo por medio de relaciones trigonométricas, se obtienen parámetros tales como el ángulo de inclinación y la altura del talud.

Los resultados obtenidos son los mostrados en la tabla 1.

Ubicación

Figura 1. Imagen general del talud y zonas aledañas (imagen tomada de Google Earth)

Proyecto: Estudio de las propiedades geométricas y geotécnicas de un talud de lleno.

Ubicación: Km 6 + 150 m, vía Las Palmas, Medellín, Antioquia, Colombia.