Art í í culo culo Cient í í fico / Scientific Paper Paper
ACTOR DE SEGURIDAD DE UN TALUD, “ DETERMINACION DEL FACTOR DE PARA EL ESTADO DE CARGA AL FINAL DE CONSTRUCCION Y EN OPERACIÓN ” Diego G. G.1
Resumen
Abstrat
Este documento trata sobre la determinación del Fact Factor or de Segur Segurid idad ad (FS) (FS) para para un Talud lud agua aguass arriba por el método de Fellenius para el estado al final de construcción, adems para el Talud aguas aba! aba!o o se anal anali" i"aa para para el est estado ado de car carga en #peración para garanti"ar su estabilidad.
Tis paper discusses te determination of te safet* factor for atter upstream b* te metod of Fellenius for te state at te end of construction, in addition to te do2nstream slope is anal*"ed for te state of carge in operation to ensure stabilit*.
$ara el anlisis de estabilidad de los taludes, se utili utili"ó "ó el %étodo %étodo $seudo $seudoest estti tico co de E&uili E&uilibri brio o l'mite l'mite en tensione tensioness efectias efectias (c (c * ɸ), los los cuales cuales se obtie obtiene ne de ensa ensa*o *oss tria tria+i +ial ales es cons consol olid idado adon no o dren drenad ado o con con medi medici ción ón de pres presió ión n de poro poro,, en muestras saturadas para los estados de carga al final de construcción * operación.
For te anal*sis of slope stabilit*, te pseudostatic metod limit e&uilibrium in effectie stress (c and ɸ), 2ic is obtained from tria+ial tests 2as used consolidated consol idatedundra undrained ined 2it measur measurement ement of pore pressure in samples saturated for load states at te end of construction and operation.
El ob!e ob!eti tio o fina finall es dete determ rmin inar ar un fact factor or de Te final ob!etie is determine a safet* factor for te seguridad para el talud aguas arriba * para el talud slope upstream and do2nstream slope- Tis factor aguas aguas aba! aba!oo- Dic Dico o fact factor or debe debe cump cumpli lirr con con la must compl* 2it te Standard. /orma.
Palabras Clave: 0nli 0nlisis sis en tensio tensiones nes efecti efectias as Keywords: Effectie stress anal*sis %etod isop, %étodo de isop, %étodo de Fellenius. %etod Fellenius.
!" In Intr tr#$ #$u u% %&n &n
0dems, se debe tener en cuenta la acción s'smica, *a &ue ésta reduce el factor de seguridad. En este docu docume ment nto o solo solo se dete determ rmin inar ar el fact factor or de segu seguri rida dad d en los los 6 esta estado doss de carg cargaa (Fin (Final al de construcción * #peración), tampoco se tomar en cuenta la acción s'smica.
$ara garanti"ar la estabilidad de una presa de tierra se debe garanti"ar en sus 3 estados cr'ticos (Final de 4onstrucción, #peración * desembalse rpido durante toda su ida 5til.
1 7ngeniero %ecnico, Estudiante de 7ngenier'a 4iil, 8niersidad de 4uenca. 1
Apellido Autor et al / Titulo del Articulo
9a estabilidad de los taludes se determina con un factor de seguridad. El cual nos dice &ue es :la magnitud en &ue puede reducirse la resistencia a cortante del suelo para &ue se produ"ca el desli"amiento a lo largo de la superficie de falla ms desfaorable.; $ara la determinación del factor de seguridad se necesita tener los alores de (c * ɸ ) tanto para el terraplén * el cimiento.
F%)" ! C%ru(# $e Fa((a en un Ta(u$ a( +%na( $e #nstru%&n"
'" Determ%na%&n $e( Fat#r Se)ur%$a$ a( F%na( $e C#nstru%&n en Tens%#nes T#ta(es * E+et%as" Fs=
$ara el talud aguas arriba se a determinado el factor de seguridad mediante el método de Fellenius -e" !." 0s' como el peso de las doelas
R∗ Σ ( c ' ∗δs ) R∗( w∗cos α −u∗δs )∗tan ϕ ' Σ ( w∗ x )
+
Σ ( w∗ x )
ec. 1
-e" '." 0dems, se toma las siguientes consideraciones< •
W = b∗( γ ft ∗Z 1 + γ sat
−
=ue el peso propio del terraplén act5a directamente sobre el terraplén * su cimentación, dando como consecuencia presiones de poro consolidadas * &ue no se disipan totalmente durante la construcción del terraplén.
Z 2 ) ec. 2
c∗
u=u h=γ w∗ Z 2
ec.
3
•
Se anali"a el talud ms empinado
Donde<
•
Se determinarn alores de (c * ɸ ), mediante ensa*os tria+iales rpidos (no consolidadono drenado). El material del terraplén tiene un peso
>1? altura del material en el centro de la doela.
•
>6? altura del material 5medo en el centro de la doela.
5medo (γ f ) * las muestras son obtenidos de muestras semisaturadas del material del terraplén compactado.
γ 2 ? •
$ara el material del cimiento son obtenidos de muestras inalteradas * saturadas (γ sat-c), *a &ue se ace una ipótesis de &ue el niel esttico del agua ( NEA) se encuentra a niel de la cimentación * por lo tanto el agua permanece esttica (i =0). 4omo se muestra en la fig. 1
peso espec'fico del agua ? 9,807
b? base de la doela u= presión de poro uh= componente hidrostático /E0? niel esttico del agua
2
KN m
2
Apellido Autor et al / Titulo del Articulo
Debido a &ue se origina una red de flu!o, las presiones de poro (u) son las pertenecientes a la presión idrodinmica.
•
0simismo, se simplificaciones<
$ara el talud de aguas aba!o se a determinado el factor de seguridad mediante el método de isop (ec. @).
•
También se toman las siguientes consideraciones< •
9as presiones de poro &ue se generan en la etapa de construcción *a se an disipado (uc=0).
•
Se tiene una red de flu!o en el terraplén * en cimiento de la presa, por lo cual en la región de flu!o se tiene una presión idrodinmica (ec. A), como se obsera en la fig. 6
u=u h+ uf
las
siguientes
El flu!o del agua de infiltración se da solo en el talud, * adems en el cimiento no e+iste flu!o (i=0), entonces se puede decir &ue el agua permanece esttica por deba!o del NEA, como se obsera en la Fig. 6
•
/" Determ%na%&n $e( Fat#r Se)ur%$a$ en (a eta0a $e O0era%&n en Tens%#nes E+et%as"
reali"an
Se desprecia el alor de la componente de filtración ( uf ), debido a &ue en la "ona de filtración ubicada entre la 94S * el /E0 la presión de poros (u) es igual a la componente idrosttica ( uh ). Se puede decir &ue es conseradora. Ber Fig. 6
ec. A
Donde< u? componente idrosttica uf ? componente filtración •
•
F%)" ' C%ru(# $e Fa((a en un Ta(u$ en (a eta0a $e O0era%&n"
9os alores de (c * ɸ), se determinan mediante ensa*os tria+iales lentos (drenado).
FS=
R∗( c ' ∗δs∗ n) R∗ Σ ( w −u∗b )∗tanϕ ' ∗ξ Σ ( w∗ x )
+
Σ ( w∗ x )
ec. @
Se establece una l'nea de corriente superior * Se necesita los pesos espec'ficos saturados de los materiales &ue estn por deba!o de la l'nea superior de corriente (94S). También los pesos espec'ficos 5medos &ue se encuentren por encima de 94S.
W = b∗( γ f 1∗Z 1 + γ sat −1∗Z 3 + γ sat −2∗Z 2 ) ec. 5
3
1
n =
El resultado en Tensiones totales por el método de Fellenius muestra un FS ? 3,1.
'
1+
tan α ∗ tan ∅ FS
ec. 6
1"!"! Tens%#nes E+et%as"
ξ =n∗ secα
En el 0ne+o 6, se encuentra los clculos en Tensiones Efectias * para ello se reali"aron las siguientes consideraciones<
ec.
C
•
$ara las doelas a la dereca del punto del 0 (Fig. 3), se a asumido un alor de ´ =0,4 . %ientras &ue para las doelas a B la i"&uierda del punto 0 en el cimiento se ´ =1. a asumido un alor de B
•
En la fig. 3 se muestra el posible circulo de falla al final de la etapa de construcción.
Donde< >3? altura del material saturado del terraplén
1" C2(u(#s * Resu(ta$#s"
Resu(ta$#s7
1"! FINAL DE CONSTRUCCION
4omo resultado se a obtenido un FS ? 1,16 mediante el método de Fellenius. 0dicionalmente se a reali"ado por el método de isop se asumido un alor del FS ? 6 *a &ue es ma*or al obtenido por el método de Fellenius, obteniéndose un alor por el método de isop FS ? 1,C@.
$ara la etapa de final de construcción se utili"ó el método de Fellenius.
1"!"! Tens%#nes T#ta(es En la tabla 1 se detalla los Datos para el final de construcción en TT * TE.
1"' Eta0a en O0era%&n
Tabla 1< Datos para Tensiones Totales * Efectias
$ara la etapa de #peración, se utili"ó el método de isop.
Dat#s R3 ra$%# Ct3 terra0(4n C3 %m%ent# 5
A, A, @A, 1
m $a $a
1"'"! Tens%#nes E+et%as En la tabla 6 se detalla los Datos para la etapa de #peración construcción en TE.
6 6,A - .t3 terra0(4n A6, - .3 %m%ent# @A,
Tabla 6< Datos para la etapa de #peración en T Efectias.
Datos Radio
9os clculos correspondientes al final de construcción en Tensiones Totales se pueden er en el 0ne+o 1.
Ct3 terra0(4n C3 %m%ent#
Resu(ta$#s7
V
4
55,0 0 m 50,0 0 kPa 45,0 0 kPa 1
Apellido Autor et al / Titulo del Articulo
H
- .t3 terra0(4n - .3 %m%ent#
se deber'a utili"ar los alores de resistencia efectia (c * ɸ) de muestras compactadas no saturadas. $ara lo cual tendr'amos &ue reali"ar un ensa*o tria+ial consolidado drenado.
2,5 52,0 0 45,0 0
9os clculos correspondientes a la etapa de operación en Tensiones Efectias se pueden er en el 0ne+o 3.
/o obstante, se podr'a tomar los parmetros de resistencia a cortante, dadas por las enolentes consolidadasdrenadas en muestras saturadas, siempre &ue estos parmetros llegaran a ser menores &ue en muestras no saturadas.
Resu(ta$#s7
0dems, se puede decir &ue estamos del lado seguro reduciendo costos al disminuir el n5mero de ensa*os en laboratorio.
En la Fig. @ se muestra el posible circulo de falla en la etapa de #peración. #bteniéndose un FS ? 6,HA. 0dicional se a reali"ado por el método de Fellenius, mientras & por el método de isop se asumido un alor del FS ? 3 *a &ue es ma*or al obtenido por el método de Fellenius, obteniéndose un alor por el método de isop FS ? 3,@H.
Re+eren%as I1J K. 0rmas /ooa * E. Lorta %estas, Presas de Tierra. 9a Labana. 4uba< 7S$M0E, 1NHC. I6J J. Badillo y R. Rodríguez, %ecnica de Suelos< Tomo 6 Téoria * 0plicaciones de la %ecnica de Suelos. México: 97%8S0 /#K7EG0 ED7T#KES.
A. C#n(us%#nes" $ara la determinación de un Factor de Seguridad de un talud se lo puede reali"ar por arios métodos, pero a* &ue tener en cuenta &ue los resultados no an a ser los mismos. Su resultado ariara dependiendo de las propiedades del suelo, como lo son el (c * ɸ ).
I3J O. #rti", E. $ortilla, Estudio de !a Esta"i!idad de !os Ta!udes de !as $resas del $ro*ecto $acalori, teniendo en cuenta la 0cción S'smica# $ro*ecto de titulación, 8niersidad de 4uenca, 4uenca, Ecuador. 61@.
En el estado de carga al final de construcción cuando se reali"a un anlisis en tensiones efectias
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