Universidad Técnica Federico Santa María Departamento de Obras Civiles - Construcción Civil Valparaíso - Chile CERTAMEN Nº2 Mecánica de Suelos II-CON-261 – Casa Central Profesor: Sr. Miguel Petersen. Ayudante: Tomás Tapia. Fecha: 18 de Noviembre de 2010.
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Universidad Técnica Federico Santa María Departamento de Obras Civiles - Construcción Civil
Valparaíso - Chile
CERTAMEN Nº2
Mecánica de Suelos II-CON-261 – Casa Central
Profesor:
Sr. Miguel Petersen.
Ayudante:
Tomás Tapia.
Fecha:
18 de Noviembre de 2010.
MARCO TEÓRICO
La estabilización de taludes es muy importante para toda obra que se desea emplazar en
un sector aledaño a un cerro, o en cualquier tipo de excavación en la cual, por la profundidad de la
misma, sea necesaria dejar algún tipo de talud.
Así como el cálculo del talud también es muy importante la ejecución de éste y los
distintos métodos existente para llevar a cabo la realización del mismo .
Es de vital importancia que los taludes cumplan con los factores de seguridad exigidos
para solicitaciones dinámicas, dado que nuestro país se encuentra constantemente expuesto a
este tipo de solicitaciones.
En esta ocasión, se estudia la estabilidad sísmica de un talud ubicado en un cerro de la
ciudad de Valparaíso, en el cual se emplaza en su parte alta un edificio.
El estudio se realizará mediante programas de análisis de estabilidad de taludes por falla
semi-circular a resistencia al corte. Los programas utilizados son STED y GSLOPE.
Para verificar la estabilidad del talud se solicita un factor de seguridad FS a la estabilidad
sísmica mayor a 1,2. En caso de obtener un valor menor, se propondrán soluciones para la
estabilidad sísmica del talud de corte propuesto considerando que no es posible rebajar en altura
el talud ni correr el emplazamiento del edificio.
PROCEDIMIENTO
A continuación se detalla el procedimiento para el cálculo del factor de seguridad FS
mediante ambos programas:
a) GSLOPE:
1.- Se ingresan los datos de entrada del problema, tanto la geometría como las características del
suelo.
Todas las coordenadas se obtuvieron mediante escalado y alineado de foto del talud
utilizando software de apoyo AutoCAD.
2.- Luego es necesario modelar la carga del edificio, para lo cual se tomo un ancho unitario de
edificio y luego la carga distribuida se multiplicó por el frente del edificio (8[m]) y fue dividida en 4
tramos, donde cada carga actúa en el centro de cada tramo. Mediante AutoCAD se obtuvieron
coordenadas y se ingresaron en el programa con la carga respectiva.
3.- A continuación y mediante Fellenius se obtiene el centro y radio del círculo de falla de
referencia:
FELLENIUS
α [grados] β [grados] radio [m]
38,24 28,41 37,54
Luego se ingresa las coordenadas y radio al programa.
4.- Luego se procede a calcular el factor de seguridad:
Se obtiene un FS de 1,758. Este valor es superior al que se pide, pero se puede observar
que el circulo de falla en la parte superior es poco probable que ocurra, por lo tanto, se buscarán
nuevos círculos de falla del suelo con los cuales se tengan factores de seguridad FS existentes
menores a lo propuesto.
5.- Modificando los valores de radio y centro de los círculos de falla se obtienen nuevos valores
para los factores de seguridad:
x [m] y [m] r [m] FS
34,27 209,69 33 1,273
37 209,7 33 1,287
39,82 211,7 34 1,072
Como se puede apreciar, se obtienen valores del factor de seguridad FS menor al límite
propuesto, FS = 1,2. Además, observando la forma de los círculos de falla, es muy probable que
debido a las cargas del edificio y la aceleración sísmica considerada, el talud ceda y se venga abajo.
Una de las soluciones para aumentar el factor de seguridad es la siguiente:
- Existen varios tipos de anclaje y de variadas cargas admisibles. Para dar solución a la estabilidad
sísmica se considera un anclaje de tipo alambre de 180 [ton] de carga admisible. Este tipo de
anclaje es distribuido y puesto en obra por la empresa Terratest1. Se coloca a la mitad de la altura
del talud superior con una inclinación de 45º, obteniendo un factor de seguridad FS = 1,309, el
cual es mayor a lo solicitado por las cargas dinámicas.