estabilidad de taludes_1

Facultad de Ingeniería de Minas- Tacna

Estabilidad de TaludesCausas de desestabilización

Msc. CARLOS HUISA CCORI

Modos de Rotura en Taludes Rocosos

METODOS DE CALCULO DE ESTABILIDAD.

Los métodos de calculo para analizar la estabilidad de un talud se pueden clasificar en dos grandes grupos.

•Métodos de equilibrio limite.

Se basan exclusivamente en las leyes de la estática para determinar el estado de equilibrio de una masa de terreno potencialmente inestable, no tienen en cuenta las deformaciones del terreno. Suponen que la resistencia al corte se moviliza total y simultáneamente a lo largo de la superficie de corte.

•Métodos de cálculo de deformaciones.

Consideran en el cálculo las deformaciones del terreno, además de las leyes de la estática. Su aplicación práctica es de gran complejidad y al problema debe estudiarse aplicando el método de los elementos finitos u otros métodos numéricos.

Métodos de Calculo

Métodos de Equilibrio límite Método del calculo de deformaciones

Exacto Método de Dovelas

Rotura PlanarRotura de cuña

Aproximados

Precisos

Métodos Numéricos Elementos Finitos

Facultad de Ingeniería de Minas- Tacna Métodos de equilibrio limite.

Se pueden clasificar en dos grupos.

a) Métodos exactos. La aplicación de las leyes de la estática proporciona una solución exacta del problema (ausencia de deformaciones, factor de seguridad constante en toda la superficie de rotura), esto solo es posible en casos de geometría sencilla, como por ejemplo la rotura planar y rotura por cuñas.

b) Métodos no exactos. En la mayoría de los casos la geometría no permite obtener una solución mediante la estática, el problema es hiperestàtico y ha de hacerse una hipótesis previa que permita su solución.

Aquí se distingue dos métodos mas:

a) Estabilidad global de la masa de terreno, hoy en desuso.

b) Método de dovelas, que consideran a la masa deslizante dividida en una serie de fajas verticales.

Además se distinguen dos métodos mas:

a) Métodos aproximados, no cumplen todas las ecuaciones de la estática, se pueden citar como ejemplo los

métodos de Fellenius, Jambu y Bishop simplificado.

b) Métodos precisos o completos, cumplen todas las ecuaciones de la estática, los mas conocidos son:

Morgenstern-price, spencer y bishop riguroso.

Método de dovelas.

Los métodos de dovelas consideran el problema bidimensional, por lo que la estabilidad del talud se analiza en una sección transversal del mismo. La zona de terreno potencialmente deslizante se divide en una serie de fajas verticales, estudiándose el equilibrio de cada una de ellas.

En la figura se puede observar una dovela con el sistema de fuerzas que actúan sobre ella, en el supuesto que existan n dovelas el numero de incógnitas que aparece es:

n Valores de fuerza N en las bases de las dovelas.

n-1 Valores de las fuerzas tangenciales X en las caras laterales de las dovelas.

n-1 Valores de las fuerzas normales E en las caras laterales de las dovelas.

n-1 Valores de b que definen los puntos de aplicación de estas ultimas.

1 Valor del factor de seguridad.

Dentro de los métodos de dovelas tenemos los siguientes:

Métodos aproximados

Método simplificado de Bishop (1955)

Supone que las fuerzas en las caras laterales son horizontales o lo que es lo mismo, que los n-1 valores de X son nulos. Solo satisface el equilibrio de momentos y no el de fuerzas horizontales, es un método de aplicación a líneas de roturas circulares.

Método ordinario de Fellenius (1927)

Se basa en la suposición de que la resultante de las fuerzas laterales en las caras de las rebanadas actúa paralelamente a las mismas. Solo satisface el equilibrio de momentos, análogamente solo tiene aplicación a superficies de roturas circulares.

Método de Janbu (1954)

Supone conocido los n-1 valores de b, posiciones de los empujes normales a las caras de las dovelas, es de aplicación a líneas de rotura cualesquiera. No cumple el equilibrio de momentos y si el de fuerzas.

Método de Morgenstern-price (1965)

Es un método de aplicación a líneas de rotura cualesquiera. Se basa en la suposición de que la relación entre las fuerzas tangenciales y normales en las caras laterales de las dovelas se ajusta a una función, que es preciso definir previamente, multiplicada por un parámetro. Este parámetro es la incógnita que completa el problema. El método satisface todas las ecuaciones de equilibrio.

Metodo de Spencer (1967)

Igual al anterior, considerando como función una constante, que constituye el parámetro necesario para completar el problema.

Se han realizado Comparaciones entre los métodos precisos y aproximados, para conocer cual de ellos es mas útil por su exactitud y economía, esto fue hecho por WHITMAN y BAILEY (1967) y se llego a la conclusión que el método mas exacto es el de MORGENSTERN-PRICE y el método de BISHOP presenta errores máximos de 7%, siendo lo normal 2%, en contraste el método de FELLENIUS puede ocasionar graves errores hasta de un 40%.

Caso a

Caso b

Ejemplo

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