Taludes. Taludes. Aspectos generales y tecnicos Aspectos generales y tecnicos Por Ingra. Susan Campos
Taludes.Taludes.Aspectos generales y tecnicosAspectos generales y tecnicos
Por Ingra. Susan Campos
IndiceIndice
• Antecedentes
• Definicion
• Factores de que depende la estabilidad de taludes en
suelos.
• Tipos de fallas mas comunes en los taludes de carreteras
• Metodos de calculo de estabilidad de taludes
• Parametros de fijacion de la inclinacion de cortes no
calculados en las carreteras.
• Metodos de correccion de fallas en laderas y taludes.
Desprendimientos de roca y derrumbes a causa de las
lluvias torrenciales cortaron parcial o totalmente desde
primeras horas de la mañana del 5 de oct de 2005,
Algunas de las principales carreteras de salida de San
Salvador y provocaron retenciones importantes en la
carretera Panamericana, con carriles cerrados en los
kilómetros 51 y 53.
Calle nueva que une Apopa y
Nejapa con el bulevar
Constitución, en la capital.
Recibió miles de vehículos
desviados desde Los Chorros y
que provenían de Santa Ana.
FOTO DE LA PRENSA/Francisco Alemán
Riesgo. La carretera que conduce de El Congo a
Coatepeque, en Santa Ana, sufrió derrumbes en
algunos tramos.
Introduccion
La Asamblea Legislativa destinó la reorientación de 34 millones 681
mil dólares a ser utilizados por el ministerio de Obras Públicas
(MOP) en la reparación de daños en la red vial dejados por las
lluvias que afectaron todo el país a inicios del mes de octubre del
año 2005.
El dinero serviría para:
• Obras de drenaje,
• Reconstrucción de taludes
• Obras varias
Definición
- Cualquier superficie con pendiente o cambios
de altura significativos que haya de adoptar
permanentemente la masa de tierra.
- Cuando el talud se produce en forma natural, sin
intervención humana, se denomina ladera natural
o simplemente ladera.
Figura: Nomenclatura de Taludes y Laderas (Fuente: “Deslizamientos y Estabilización de Taludes en Zonas Tropicales”, Suárez Díaz)
Factores de que depende la
estabilidad de los taludes en suelo.
- Factores geomorfologicos
1. Topografiay geometria del
talud
2. Distribucion de las
discontinuidades y
estratificaciones.
- Factores internos
1. Propiedades mecánicas de
los suelos constituyentes
2. Estados de esfuerzos
actuantes.
- Factores climaticos y concretamente el agua
superficieal y subterranea.
Tipos de fallas mas comunes en los
taludes de carreteras
- Fallas relacionadas a la estabilidad de las
laderas.
- Fallas relacionadas a la estabilidad de
taludes
- Fallas relacionadas a la estabilidad de las laderas.
Deslizamiento superficial asociado a falta de resistencia por baja
presion de confinamiento (creep)
Esquema de un proceso de reptación.
Movimientos superficiales muy lentos del
suelo sin una superficie de falla definida.
El movimiento es de unos pocos centímetros
al año.
Afecta a grandes áreas de terreno
Se genera por las alteraciones climáticas
relacionadas con los procesos de
humedecimiento y secado en suelos muy
blandos o alterados, ricos con arcillas
La reptación puede preceder a movimientos
más rápidos como los flujos o deslizamientos.
- Fallas relacionadas a la estabilidad de las laderas.
Fallas asociadas a procesos de deformacion acumulativa,
generalmente relacionadas con perfiles geologicos desfavorables.
Movimientos en materiales bastante
heterogeneos, no consolidados y bajo la
accion casi exclusiva de fuerzas
gravitacionales.
La resistencia residual del suelo deberá ser
considerada como disponible en estas fallas,
debido a los niveles avanzados de
deformacion que las generan.
La superficie de falla tipica es de forma casi
plana.
El nivel freatico o presencia de agua en los
materiales en la proximidad de la superficie
de falla, juega un papel fundamental en la
estabilidad.
Deslizamiento en Suelos Blandos
- Fallas relacionadas a la estabilidad de las laderas.
FlujosMovimientos continuos en los que las
superficies de cizalla se encuentran muy
próximas y generalmente no se
conservan.
Pueden ser lentos o rápidos, así como
secos o húmedos y los puede haber de
roca, de suelos residuales o de suelo.
Flujos en materiales secos: Flujos de
fragmentos de roca (avalanchas)
Flujos en materiales humedos: Flujos de
lodo (cuando el w% es alto), flujos de
tierra (mat terreo no muy humedo), flujo
de detritos (mat. que fluye contiene un
50% de gravas, boleos o fragmentos de
roca en una matriz fina.
- Fallas relacionadas a la estabilidad de taludes.
Falla rotacional Ocurren en suelos homogéneos, sean
naturales o artificiales y por su facilidad
de análisis son el tipo de deslizamiento
más estudiado en la literatura.
La forma y localización de la superficie
de falla está influenciada por las
discontinuidades, juntas y planos de
estratificación.
E movimiento ocurre a lo largo de una
superficie de falla curva que se
desarrolla en el interior del cuerpo del
talud, afectando o no, al terreno de
cimentación.
Las fallas se originan cuando los
esfuerzos cortantes actuantes
sobrepasan la resistencia del material.
Deslizamiento rotacional típico.
Tipos de fallas en deslizamientos rotacionales
- Fallas relacionadas a la estabilidad de taludes.
Falla Traslacional
El movimiento de la masa se desplaza hacia fuera o hacia abajo,
a lo largo de una superficie más o menos plana o ligeramente
ondulada y tiene muy poco o nada de movimiento de rotación o
volteo.
Deslizamiento Traslacional.
ConsideracionesConsideraciones..
LaLa diferenciadiferencia importanteimportante entreentre loslos movimientosmovimientos dede rotaciónrotación yy traslacióntraslación estáestáprincipalmente,principalmente, enen lala aplicabilidadaplicabilidad oo nono dede loslos diversosdiversos sistemassistemas dedeestabilización,estabilización,
UnUn movimientomovimiento dede rotaciónrotación tratatrata dede autoestabilizarse,autoestabilizarse, mientrasmientras queque unouno dedetraslacióntraslación puedepuede progresarprogresar indefinidamenteindefinidamente aa lolo largolargo dede lala laderaladera haciahaciaabajoabajo..
PorPor susu formaforma dede fallafalla tambiéntambién sese puedenpueden diferenciardiferenciar enen queque enen unundeslizamientodeslizamiento rotacionalrotacional lala masamasa dede materialmaterial sese separasepara dede lala superficiesuperficie dedefalla,falla, enen cambiocambio enen unun deslizamientodeslizamiento traslacionaltraslacional lala masamasa dede materialmaterial sesedesplazadesplaza haciahacia abajoabajo sobresobre lala superficiesuperficie dede fallafalla..
ConsideracionesConsideraciones..
Los movimientos de traslación son comúnmente controlados por superficies Los movimientos de traslación son comúnmente controlados por superficies de debilidad tales como fallas, juntas, fracturas, planos de estratificación y de debilidad tales como fallas, juntas, fracturas, planos de estratificación y zonas de cambio de estado de meteorización que corresponden en zonas de cambio de estado de meteorización que corresponden en términos cuantitativos a cambios en la resistencia al corte de los materiales términos cuantitativos a cambios en la resistencia al corte de los materiales o por el contacto entre la roca y materiales blandos o coluviones. o por el contacto entre la roca y materiales blandos o coluviones.
En muchos deslizamientos de traslación la masa se deforma y/o rompe y En muchos deslizamientos de traslación la masa se deforma y/o rompe y puede convertirse en flujo.puede convertirse en flujo.
Los deslizamientos sobre discontinuidades sencillas en roca se les Los deslizamientos sobre discontinuidades sencillas en roca se les denomina denomina deslizamientos de bloquedeslizamientos de bloque, cuando ocurren a lo largo de dos , cuando ocurren a lo largo de dos discontinuidades se le conoce como discontinuidades se le conoce como deslizamiento de cuñadeslizamiento de cuña y cuando se y cuando se presentan sobre varios niveles de una familia de discontinuidades se le presentan sobre varios niveles de una familia de discontinuidades se le puede denominar puede denominar falla en escalerafalla en escalera..
- Fallas relacionadas a la estabilidad de taludes.
Desprendimientos, Caídas (Falls) Movimientos extremadamente rápidos de
porciones de terreno o de una masa separada
de un talud de gran pendiente o acantilado,
rocoso o no,
Movimiento en forma de bloques aislados o
masivamente que en una gran parte de sus
trayectorias descienden por el aire en caída
libre, volviendo a entrar en contacto con la
topografía, donde se producen saltos, rebotes
y rodaduras,
Suelen producirse en zonas constituidas
geológicamente por alternancias
sedimentarias de capas resistentes y débiles.
Los mecanismos que pueden conducir a estas
inestabilidades son: meteorización o extrusión
de capas blandas, concentración de presiones
en el borde y rotura por flexo-tracción.
- Parametros a ser considerados en el calculo
numerico de la estabilidad de laderas y taludes.
- Antes de aplicar un metodo matematico de analisis debe tenerse
presente :
1- Las condiciones en que deben obtenerse los parámetros de resistencia
2- Las pruebas de laboratorio que deber ejecutarse,
3- La utilizacion de los resultados y
4- La representatividad de estos en relación con las condiciones a que estará
sometida la obra durante su vida util.
- Parametros a ser considerados en el calculo
numerico de la estabilidad de laderas y taludes.- Taludes es arcillas saturadas normalmente consolidadas :
- Condiciones criticas son a largo plazo.
-esfuerzos efectivos
- Terraplenes en suelos parcialmente saturados. Condicion al fin de la
construccion.
-Compactar el especimen al peso vol. y w%
-Someter el especimen a una presion de camara similar a la de
campo (sin drenaje) , luego esfuerzo hasta la falla sin drenaje, Q
(u,u.)
-Análisis en base a esfuerzos totales
LA MAYORIA DE LOS CALCULOS CONSIDERAN AL SUELO EN
CONDICION SIN FLUJO , UTILIZANDO LA RESISTENCIA DE UNA
PRUEBA RAPIDA , CON LOS PARAMETROS DE ELLA Y
UTILIZANDO EL CRITERIO DE ESFUERZOS TOTALES.
- Metodos de calculo de estabilidad de taludes
-
- Falla rotacional (Metodo sueco)
- Metodo de la cuna
• Parametros de fijacion de la inclinacion de
cortes no calculados en las carreteras.
- La mayor parte de los cortes de las carreteras se hacen sin ningun
estudio previo de campo que incluya el muestreo y elprograma de
pruebas de laboratorio.
- Debe tenerse presente que cada caso es particular y debe abordarse en
forma individual.
- La experiencia constituye una ayuda valiosa en la tarea de fijar la
inclinacion estable de cortes.
- El cuadro siguiente es una referencia general o mas simplemente, la
opinion personal de muchos ingenieros con la experiencia en el tema.
Consideraciones geotécnicas de taludes
Problemas:
Zonas de protección en la corona
y pie del talud
Consideraciones geotécnicas de taludes
Problemas:
Cortes y rellenos
Norma técnica de cimentaciones y
estabilidad de taludes
3.8 ZONAS DE PROTECCION.
3.8.1 Proveer a muros o taludes con una zona de protección entre la cresta del talud y las construcciones
superiores, así como entre el pie del talud y las inferiores.
3.8.2 El ancho de la zona de protección se determinará por medio de un análisis apropiado de mecánica de
suelos.
3.8.3 Las zonas de protección que no sean provistas de un revestimiento permanente, deberán dotarse de una
vegetación apropiada de acuerdo a la pendiente del terreno y al tipo de suelo.
3.8.4 Los taludes mayores de 10.00 m. de altura, deberán proveerse de un drenaje apropiado.
4.5 REPORTE GEOTECNICO.
El reporte geotécnico debe de contener como mínimo lo siguiente:
Capacidad de carga admisible, identificación y clasificación del suelo, condiciones de humedad, límites de
consistencia, presencia de agentes contaminantes y flujos de aguas subterráneos; así como también, la definición
de la profundidad mínima de desplante de las cimentaciones, a niveles bajo los cuales no existan cantidades
perjudiciales de material orgánico y el suelo posea características mínimas aceptables. Para estructuras
importantes deberá considerarse en el reporte la identificación de fallas geológicas, así como todos los ensayos
adicionales que a criterio del geotecnista y diseñador estructural, se requieran.
6.2 CONSIDERACIONES GENERALES DE ESTABILIDAD DE TALUDES.
6.2.1 Previamente al diseño de un talud se debe contar con un estudio geotecnico, el que deberá considerar todas
las superficies de falla probables así como la localización del nivel freático.
6.2.2 La extensión de la zona a ser considerada en el estudio, será definida por el especialista de suelos de
acuerdo a la importancia del talud y las condiciones del lugar.
6.3 El análisis deberá tomar en cuenta las fuerzas estáticas y sísmicas aplicadas.
6.3.2 Los factores de seguridad son 1.4 para fuerzas gravitacionales o estáticas y 1.1 para fuerzas gravitacionales
+ filtración + sísmicas.
Códigos Americanos: Ordenanza del condado de
Los Ángeles para terracería, cortes y rellenos
EXCAVACIONES O CORTES:
Altura: Ningún talud podrá ser mayor de 30 m, a menos que se coloquen
bermas de 10 m de ancho.
Talud: Ningún talud deberá excavarse con una inclinación mayor de 30
grados.
Excepciones: Demostrar a través de investigaciones, exploraciones,
análisis y reportes, que el talud posee la suficiente resistencia para
producir un factor de seguridad de 1.5 bajo cargas estáticas.
Zona protección en corona: igual a 1/5 de la altura del talud. No podrá ser
menor de 0.6 m, ni mayor de 3 m.
RELLENOS:
Altura: Ningún relleno podrá ser mayor de 30 m, a menos que se
coloquen bermas de 10 m de ancho.
Talud: Ningún relleno deberá generar taludes con una inclinación mayor
de 2 horizontal y 1 vertical (30 grados).
Excepciones: Demostrar a través de investigaciones, exploraciones,
análisis y reportes, que el relleno posee la suficiente resistencia para
producir un factor de seguridad de 1.5 bajo cargas estáticas.
Compactación: mínima 90% compactación relativa según ASTM D1557
Zona protección al pie: igual a 1/2 de la altura del relleno. No podrá ser
menor de 0.6 m, ni mayor de 6 m.
Si el talud posee un ángulo mayor de 30 grados
o una altura mayor de 5 m
-Corona = 10 metros
- Al pie = 2 veces la altura del talud o un máximo de 50 m
Zona de protección según
recomendación Japonesa
Zona de protección
Is a technique used to reinforce and strengthen existing ground.
The fundamental concept of soil nailing is that soil can be effectively reinforced
by installing closely spaced grouted steel bars, called “nails,” into a slope or
excavation as construction proceeds from the top down.
is used when the slope angle exceeds a
predetermined critical value or when
environmental conditions would cause
deterioration of the exposed soil face over its
design life.
1
3
2
Is a technique used to reinforce and strengthen existing ground.
The fundamental concept of soil nailing is that soil can be effectively reinforced
by installing closely spaced grouted steel bars, called “nails,” into a slope or
excavation as construction proceeds from the top down.
is used when the slope angle exceeds a
predetermined critical value or when
environmental conditions would cause
deterioration of the exposed soil face over its
design life.
1
3
2
Reforzamiento de talud a base de técnica
“SOIL NAILING”
H ≈ 12.0 m
Proyecto: Ampliación antigua calle a huizucar
(Tramo II) 2.7 Km.
H ≈ 15.0 m
Reforzamiento de talud mediante técnica “SOIL NAILING”Proyecto: Ampliación antigua calle a huizucar (Tramo II) 2.7 Km.
Anclajes
Capa de “shotcrete” lanzado de 10 cm.. de
espesor.
S= 1.5 – 2 m
(L= 0.7H)
Proceso de reforzamiento de talud mediante técnica “SOIL NAILING”Proyecto: Ampliación antigua calle a huizucar (Tramo I) 2.8 Km.
Protección de talud, mediante la técnica “REJILLAS DE CONCRETO CON CELDAS
ABIERTAS”
Carretera CA-1, San Martin San Rafael Cedros)Carretera CA-1, San Martin San Rafael Cedros)
Carretera CA-1, San Martin San Rafael Cedros)Carretera CA-1, entre Troncal del Norte y Tonacatepeque)
Drenajes
H= 8 m
¾”
L= 5 m
L= 1.5 m
Proceso de técnica
“REJILLAS DE CONCRETO CON CELDAS
ABIERTAS”
Geogrilla
(erosion)