UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS Y MATEMATICAS CARRERA DE INGENIERIA CIVIL
GEOTECNIA
METODO DE NEWMARK
ESTABILIZACION DE TALUDES BAJO ACCION SISMICA
NELSON EFRAIN PALACIO JIMENEZ
FECHA: 24 DE FEBRERO DEL 2015
PERIODO OCT 2014 – MARZ 2015
ANALISIS DE TALUDES BAJO ACCION SISMICA INTRODUCCION Métodos de análisis sísmico de taludes
El análisis del comportamiento sísmico de taludes de roca se puede llevar a cabo ya sea, mediante métodos que calculen el factor de seguridad o bien, a través de métodos cuyo objetivo sea determinar el desplazamiento permanente total del talud bajo la acción sísmica. Entre esos métodos se pueden mencionar: Newmark (1965): método basado en considerar que el talud se desplaza como un solo bloque colina abajo. Entregó una expresión para calcular la aceleración crítica que se requiere para que se exceda el equilibrio estático. Ambraseys (1972) asume a la masa deslizante como una cuña triangular que se deforma por cortante simple, en una sola dimensión. Además, considera que los materiales presentan un comportamiento elástico lineal. Ambraseys y Menu (1988) Desarrollaron una ecuación para desplazamiento simétrico y asimétrico. Yegian et al (1991) desarrollaron una ecuación que se refiere a los desplazamientos permanentes normalizados. Jibson (1994 y 1998) correlacionó el bloque deslizante del método de Newmark con la Intensidad de Arias. Análisis Seudoestático de Taludes
En el análisis seudoestático, se coloca sobre todos los elementos analizados en el talud, una fuerza horizontal correspondiente a un coeficiente K multiplicado por el peso del elemento. La localización de la fuerza es un punto importante a tener en cuenta en este análisis. Terzaghi (1950) sugirió que la fuerza debía aplicarse sobre el centro de gravedad de cada tajada. Este es un criterio razonable y conservador. (Duncan and Wright, 2005) El método utiliza el mismo procedimiento general de cualquiera de los métodos de equilibrio límite, con la diferencia de que se incluyen fuerzas seudoestáticas horizontales y verticales debidas al evento sísmico. Estas
fuerzas sísmicas se asumen proporcionales al peso de la masa de deslizamiento potencial y a los coeficientes sísmicos y , y están expresadas en términos de número de veces la aceleración de gravedad (g) producida por el sismo. Generalmente, se recomienda analizar con carga sísmica seudoestática solamente la superficie más crítica identificada en el análisis estático. La mayoría de los análisis solamente tienen en cuenta la fuerza sísmica horizontal y se asume igual a cero, la cual no es representativa para los deslizamientos en el área epicentral donde sería significativa. La magnitud del coeficiente sísmico debe simular la naturaleza de la fuerza del evento que depende de la intensidad o aceleración del sismo, duración del movimiento y frecuencia. Para un análisis muy conservador, se puede asumir que el coeficiente sísmico es igual a la máxima aceleración pico esperada de un evento sísmico en el sitio. Sin embargo, este análisis conservador puede producir dificultades numéricas para mayor que 0,4. Coeficientes para el Análisis Seudoestático. La cuantificación de un valor de aceleración máxima para la estabilidad de taludes debe tener en cuenta los siguientes criterios empíricos: Si la masa considerada para el deslizamiento es rígida, la aceleración inducida sobre la masa debe ser igual a la aceleración máxima esperada con sus respectivas amplificaciones por sitio y topografía. Si la masa de suelo no es rígida, como es el caso de la mayoría de situaciones y si se tiene en cuenta que la aceleración pico sólo se presenta en períodos de tiempos muy pequeños, no suficientes para producir una falla, se pueden utilizar valores entre 0.1 y 0.2g, dependiendo de la intensidad del sismo esperado. Generalmente, el coeficiente sísmico seudoestático corresponde a una aceleración horizontal y usualmente no se tienen en cuenta las aceleraciones verticales y el coeficiente sísmico se representa como una fuerza horizontal. Se recomienda utilizar valores entre 30% y 50% de la aceleración máxima
esperada con las respectivas amplificaciones. En la Tabla 1 se muestran los coeficientes sísmicos más utilizados en la práctica.
La razón para utilizar el valor de inferior a la aceleración pico, es que las fuerzas sísmicas son de corta duración y cambian de dirección muchas veces en un segundo. Aunque el factor de seguridad puede estar por debajo de la unidad en un período corto de tiempo, mientras la fuerza cambia de sentido, estos milisegundos no son suficientes para producir la falla (Federal Highway Administration, 1997). Debido a que los sismos ocurren en períodos cortos, es razonable asumir que
con
excepción
de
gravas
muy
gruesas,
el
suelo
no
drena
apreciablemente durante el sismo. Por lo tanto, en la mayoría de los casos deben utilizarse resistencias no drenadas para el análisis seudoestático.
METODO DE NEWMARK Este procedimiento extiende el análisis sísmico a la consideración de la historia de aceleraciones (acelerogramas) de la masa de deslizamiento. Este acelerograma se selecciona en tal forma que represente un modelo realístico delos movimientos del terreno esperados en el sitio y luego se compara con la aceleración límite para determinar los desplazamientos permanentes. El método de Newmark (1959) asume que existe una superficie de falla bien definida, un material rígido y perfectamente plástico, una pérdida
despreciable
durante
el
sismo
y
la
ocurrencia
de
deformaciones permanentes solamente si el esfuerzo dinámico supera la resistencia al cortante. Adicionalmente, se supone que el talud sólo se deforma hacia abajo. El procedimiento requiere que previamente se determine el valor de la aceleración crítica ky, utilizando métodos convencionales de equilibrio límite. La principal dificultad de este método es la selección de un acelerograma apropiado que simule el movimiento del talud; sin embargo, una vez se ha seleccionado el acelerograma, se pueden calcular los desplazamientos permanentes por integración doble de las partes del acelerograma que exceden la aceleración límite para la superficie de falla crítica
Análisis regional de Newmark para deslizamientos inducidos por sismo Wieczorec et al. (1985) desarrollaron un criterio para evaluar la estabilidad de pendientes sísmicamente en una región combinando la estabilidad del talud en estado estático y el análisis de falla de taludes sísmico desarrollado por Newmark (1965). En general, para modelar la respuesta dinámica de los taludes, se puede utilizar el
método de los desplazamientos permanentes desarrollado por Newmark (1965). Este método posteriormente fue usado para analizar la estabilidad dinámica de laderas naturales (Jibson y Keefer, 1993) y para realizar evaluaciones regionales de peligro por deslizamientos inducidos por sismos, usando Sistemas de Información Geográfica (Jibson et al., 2000). El trabajo de Newmark consiste en modelar un deslizamiento como un bloque rígido y friccionante sobre un plano inclinado (Figura 3). El bloque tiene una aceleración crítica, ac, que representa el umbral de aceleración requerido para superar la resistencia cortante y promover el deslizamiento. El análisis de desplazamientos de Newmark no necesariamente predice los desplazamientos reales de los deslizamientos en campo, pero resulta una herramienta útil para definir el comportamiento de cualquier talud ante la acción de un sismo.
La aceleración crítica es función del factor de seguridad estático y de la geometría del deslizamiento. Puede ser expresada como:
El ángulo α en este caso, se refiere a la dirección en la cual se mueve el centro de gravedad de la masa cuando ocurre el deslizamiento. En análisis a escala regional, el valor del ángulo de empuje prácticamente es igual al ángulo de la pendiente de las laderas. La estabilidad dinámica de las laderas, en el contexto del método de Newmark, está relacionada con la estabilidad en términos
estáticos.
Para
el
caso
de
análisis
regionales
de
deslizamientos, se puede usar el método estático de equilibrio límite, basado en el talud infinito, considerando un comportamiento cohesivo y friccionante para todos los taludes analizados. Este método permite hacer análisis en grandes áreas e integrarlos en un SIG, debido a su sencillez. De hecho, cuando se evalúa la estabilidad de las laderas en grandes áreas, no es posible usar métodos
más
exactos
pues
se desconocen
las
propiedades
mecánicas de los materiales y la geometría de los deslizamientos (Luzi et al., 2000). Un análisis riguroso usando el método de Newmark, implica la integración doble de las partes de registros de aceleración tiempo de sismos específicos, que excedan la aceleración crítica de los taludes (Figura 4). Para análisis regionales que implican la creación de mallas de 25 x 25m o de 50 x 50 m, dentro de un SIG, lo anterior resulta impráctico (Jibson et a. 2000).
METODOS DE EVALUACION DE DESLIZAMIENTO INDUCIDOS POR SISMO METODO DE TALUD INFINITO
METODO DE NEWMARK PARA RESPUESTAS ELASTICAS
METODO DE NEWMARK PARA RESPUESTAS INELASTICAS
BIBLIOGRAFIA: -
http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/h andle/132.248.52.100/496/A6.pdf?sequence=6
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Capitulo 3 Metodos de Evaluacion de deslizamientos Ricardo Carlos Padilla Tesis de Licenciatura, Facultad de Ingeniería UNAM
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http://www.cib.espol.edu.ec/Digipath/D_Tesis_PDF/D-34077.pdf
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https://es.scribd.com/doc/53170729/ANALISIS-DEESTABILIDAD-DE-TALUDES
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TESIS MASTER ALEJANDRA SEPULVEDA BARRAZA comportamiento sísmico de taludes rocosos.
