Beamer taludes con geoestudio

´OBAL DE
HUAMANGA
GRUPO NRO. 20 (UNSCH) IC January 3, 2020 1 / 72
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRIST
Docente: M.Sc. Ing. Abner Curi Vega
Autores: Grupo número 20
January 3, 2020
"CÁLCULO DEL FACTOR DE SEGURIDAD EN TALUDES CON
EL SOFTWAREGEOSTUDIO"

ÍNDICE
1 OBJETIVO
2 MARCO TEÓRICO
TALUD
MOVIMIENTOS DEL TERRENO
ESTABILIDAD DE TALUDES
ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES
FACTORES DE SEGURIDAD
MÉTODOS DE CÁLCULO
3 USO DEL PROGRAMA GEOSTUDIO
CONOCIENDO EL PROGRAMA
GUÍA DE APLICACIÓN
4 CONCLUSIONES

OBJETIVOS
Comprender la importancia del factor de seguridad en la estabilidad
de taludes
Determinar los factores de seguridad a trav´es de los distintos m´etodos
conocidos y con ayuda de la herramienta GeoStudio

¿QUÉ ES UN TALUD?
Es una superficie inclinada de una masa de suelo o de roca.
Hablar de talud hace referencia también al ”cuerpo” de éste o la masa de
suelo más susceptible a sufrir ”falla”.
Los taludes por lo general se clasifican según el tipo de superficie (natural
o artifical) y al tipo de estructuraen la que se encuentra el suelo (in situ,
compactado)
Tipos:
Talud de corte: suelo in situ
con superficie artificial
Talud de lleno: estructura y
forma artificial - material
conpactado - superficie
reconformada
Figure: Trabajos de control en la Costa
Verde (Lima)

O tambi´en:
Permanente
Temporal
Figure: Suelos artiﬁcales para su uso en
taludes de la C´ıa Minera Coimolache SA
(Cajamarca)

Un talud queda definido por el angulo que forma la superficie del mismo
con la horizontal (β), su altura (H), una corona (cresta) y su pie
Figure: Componentes de un talud
Figure: Conformación de terraplenes
Carretera Tingo Mar´ıa (2012)

CAUSAS DE FALLA
Las causas por las cuales un talud falla pueden deberse a:
Factores externos Factores internos
Socavación o pérdida del
pie Aumento temporal de las presiones (u)
Falla en el suelo de fundación. Pérdida de resistencia cortante del suelo.
Sobrecargas e infiltraciones
en la corona Fenómenos de tubificación
Ausencia de sistemas de drenaje
en el talud Licuación.
Vibraciones inducidas
Sismos
Table: Causas de falla

TIPOS DE FALLA EN UN TALUD
Un talud ”falla” cuando se generan esfuerzos de corte y/o fricci´on dentro
de la masa de suelo, y estos se encuentran por encima del valor admisible
(envolvente de resistencia)
Figure: Tipos de falla frecuentes

DESLIZAMIENTOS
Un deslizamiento o movimiento en masa se genera cuando la geometria del
talud, sumado a las causas de la falla, conﬁgura una condicion de
inestabilidad.
Figure: Derrumbe carretera de Tarapoto (2019)

¿POR QUÉ ES IMPORTANTE LA ESTABILIDAD DE
TALUDES?
Garantiza seguridad, econom´ıa y estética
Talud Aplicación
Taludes de corte y relleno Carreteras
Taludes de reconformación. Ingenier´ıa de presas
Excavaciones construcciones de una obra civil
Table: Importancia de la estabilidad de taludes

ANÁLISIS
Los ingenieros civiles deben realizar los cálculos para comprobar la
seguridad de los taludes naturales, taludes de excavaciones y
terraplentes compactados
El proceso de analisis de estabilidad de taludes implica la
determinacion y la comparacion del corte de desarrollo a lo largo de la
superficie de ruptura mas probable con la resistencia del suelo al corte
Depende de la estratificacion del suelo y sus parametros de resistencia
al corte, las filtraciones a traves del talud y la eleccion de una
superficie de deslizamiento potencial

FACTOR DE SEGURIDAD
El objetivo del an´alisis es determinar el factor de seguridad
FS = Factor de seguridad
con respecto a la resistencia
τf = Resistencia del suelo al
corte
τd = Esfuerzo cortante
promedio desarrollado a lo
largo de la superﬁcie
potencial de falla
FS =
τf
τd

FACTOR DE SEGURIDAD
Considerando criterio de Mohr Coulomb
FS =
τf
τd
τf = c + σ tan φ
τd = cd + σ tan φd
Cuando FS = 1 falla inminente
Se recomienda un valor FS = 1.5 para el dise˜no del talud
(generalmente)

M´ETODOS DE C´ALCULO

M´ETODOS DE DOVELAS
El suelo por encima de la superﬁcie de falla se divide en varias dovelas
verticales. La anchura de cada una de estas no necesaita ser la misma

M´ETODOS DE DOVELAS

GEOSTUDIO
Conjunto de programas para modelar estabilidad de taludes, deformaciones
de suelos, transferencia de calor en suelos y rocas

GEOSTUDIO
Cuenta con 7 programas en su plataforma: SLOPE/W, SEEP/W,
SIGMA/W, QUAKE/W, TEMP/W, CTRAN/W, AIR/W. Los cuatro
primeros programas son los que se usan más en la ingenier´ıa civil.
SLOPE/W: sirve para el análisis de estabilidad de taludes, suelos y
rocas
SEEP/W: análisis con flujo de agua subterráneo en medios porosos,
saturados y no saturados
SIGMA/W: análisis de esfuerzo deformación de tierra y materiales
geotécnicos
QUAKE/W: análisis de licuefacción y cargas dinámicas que ocurre
en el suelo

VENTAJAS
Combina análisis en un solo proyecto integrado
Resolver múltiples análisis simultáneamente
Interpretar resultados con visualización y gráficos

MODELACI´ON EN GEOSTUDIO
PRESA PARA MODELAR EN GEOSTUDIO 2012

ESTABILIDAD DE TALUDES CON GEOSTUDIO -
MÉTODO MORGENSTERN - PRICE
PASOS:
Modelamos nuestra presa en
AutoCAD con coordenadas
o usando comandos: offset,
Pline.
Llamamos comando BO
(para hacer nuestra presa su
región) clic en pick points,
clic a la región y enter.
Nuestro dibujo tiene que
tener coordenada (0,0), para
ello hacemos clic en new
UCS y damos clic en la
esquina inferior izquierda de
imagen y enter.

1. Modelamiento del talud en AUTOCAD 2015
PASOS:
Guardamos
Clic en ´ıcono AutoCAD, Clic
en Save As: Drawing clic

1. Modelamiento del talud en AUTOCAD 2015
PASOS:
Elegimos una carpeta y
guardamos con extensi´on:
AutoCAD 2013 DXF (*.dxf)
y clic save

2. Modelamiento En el programa GeoSTUDIO 2012
PASOS:
Abrimos el programa
GeoStudio 2012.
Click en nuevo proyecto:
Damos la opci´on: Crear
desde valores iniciales
(Unidades SI), click en crear.

PASOS:
Poner nombre en t´ıtulo y
autor:
T´ıtulo: Estabilidad de
taludes. Autor: Grupo 16
Damos clic a˜nadir, en
An´alisis SLOPE/W y damos
click en equilibrio l´ımite.

PASOS:
Elegimos el método para el
análisis y otros.
Elegimos en análisis tipo:
Morgenstern-Price:

PASOS:
En Configuración: En la
opción Condiciones PWP
elegimos: L´ınea
piezométrica. También
activamos en Aplicar
corrección freática.

PASOS:
En la opci´on superﬁcies de
deslizamiento elegimos:
derecha a izquierda ya que
nuestro talud va fallar en ese
sentido.

PASOS:
En la opci´on Distribuci´on del
FS elegimos el: Constante.

PASOS:
En la opción Avanzado
elegimos:
Núm. de rebanadas: 30
Descripción: modelamiento
taludes mec suelos 2
Finalmente click en: cerrar

3. Importar nuestro archivo AutoCAD al GeoSTUDIO 2012
PASOS:
Clic en archivo.
Importar regiones:

PASOS:
Buscamos la ruta donde
guardamos nuestro archivo
del AutoCAD, damos click a
nuestro archivo y abrir:

PASOS:
Nos sale una ventana, damos
click aplicar y aceptar.

PASOS:
Adecuar el AutoCAD en
nuestro GeoSTUDIO 2012:
Click en entornos
geom´etricos: Unidades y
escala click.

PASOS:
Establecemos escala y otros:
Escala: horz: 1300, Vert:
1300
L´ımite del problema: x=
-30, y= -30 (clic en aplicar y
se ajusta nuestra talud al
programa)
Unidades de ingenier´ıa: click
m´etrico, Fuerza en
kilonewtons, peso esp.
Agua= 9.807 kN/m3.
Finalmente click aplicar y
aceptar.

4. Deﬁnir ejes del dibujo
PASOS:
Click en boceto.
Click en Ejes:

PASOS:
Nos sale una ventana,
ponemos:
Cotas y Abcisas.
Eje x: m´ax= 300m (superior
a 280m, nuestra base de la
presa), eje y: m´ax= 150m
(superior a 100m, nuestra
altura de la presa)
Finalmente cerrar.

PASOS:
El programa nos muestra

5. Deﬁnir material del talud
PASOS:
Click en dibujar materiales:

PASOS:
Click en introducir

PASOS:
Click en A˜nadir

PASOS:
Introducir materiales:
Escribimos el nombre:
material del talud, click en
color y establecemos el
color: marrón y ok.
Material modelo:
Mohr-Coulomb.
Peso espec´ıfico: 22 kN/m3
Cohesión: 0.5 Kpa
Φ: 28 grados (es el ángulo
de fricción)
Clic en mostrar leyenda y
cerrar.

PASOS:
Damos clic en dibujar,
materiales El puntero sale
cuadrado y damos clic en
nuestra regi´on de talud y
luego cerramos.

6. Estados de carga
PASOS:
Ponemos del dato la carga
distribuida en la corona:
Damos clic en Draw cargas
aplicadas
Clic en a˜nadir
Peso espec´ıﬁco: 12 kN/m3 y
clic en dibujar.

6. Estados de carga
PASOS:
Dibujamos la carga
distribuida en la corona.
Damos soom con el scrol del
mouse para acercar nuestra
talud, iniciamos dando clic
en la corona parte izquierda.
Luego damos clic arriba a
5m a 90 grados (nos aparece
en el puntero)
Llevamos el puntero a la
derecha horizontal 15m por
el ancho de la corona.
Finalmente damos anti clic y
ﬁnalizar

7. Incidencia del agua
PASOS:
Ponemos agua en nuestro
talud:
Damos clic en Dibujar
presi´on de poro
Clic en a˜nadir

PASOS:
clic en cota 90 y llevar el
puntero horizontal hasta la
talud 90 que sale en el
puntero damos clic.
Hacemos clic en puntos de
la presa (porque se van
mojar las superﬁcies de la
presa con la lluvia)
Terminamos con clic derecho

PASOS:
Clic en ﬁnalizar

8. Direccionamiento de la falla del talud
PASOS:
La direcci´on de la falla:
Damos clic en Dibujar entra
y salida de las superﬁcies de
deslizamiento y lo movemos
la ventana que nos sale, para
trabajar en la presa.

8. Direccionamiento de la falla del talud
PASOS:
Clic en la presa en la pata
izquierda no tan centro sino
m´as izquierda y clic en la
corona en su centro, aplicar
y ﬁnalizar.

9. Corrida del modelamiento
PASOS:
Para que el programe de
resultados:
Clic en inicio
Nos sale una ventana para
guardar el modelamiento
Poner nombre: Mec suelos 2
estabilidad taludes met
Morgenstern- Price y clic
guardar

10.El factor de seguridad an´alisis est´atico
PASOS:
Al esperar unos cuantos
segundos:
Nos da el factor de seguridad
m´ınimo que es: 1.242

10.El factor de seguridad an´alisis est´atico
PASOS:
deslizamiento podemos ver
los diferentes factores de
seguridad y como va
cambiando en nuestra presa
Damos clic en los factores y
cambia en la presa

11. El factor de seguridad para análisis dinámico
Para el análisis s´ısmico o dinámico tenemos q volver al estado inicial:
PASOS:
Click en definición
Click en introducir: carga
s´ısmica clic

PASOS:
Introducimos horizontal:
0.2, vertical 0.15 y aceptar

PASOS:
Click en inicio para hacer
correr el modelamiento

PASOS:
El nuevo factor de seguridad
disminuye con respecto al
an´alisis est´atico:
El factor de seguridad
m´ınima es: 0.714

PASOS:
deslizamiento podemos ver
los diferentes factores de
seguridad y como va
cambiando en nuestra presa
Damos clic en los factores y
cambia en la presa

MÉTODO SPENCER
De lo modelado anteriormente,
solo realizamos los siguientes
pasos:
Clic en definición para volver
a correr.

M´ETODO SPENCER
Clic en introducir y an´alisis

M´ETODO SPENCER
Elegimos el m´etodo:
Spencer y cerrar.

M´ETODO SPENCER
Para iniciar con el modelado
damos clic en inicio y nos da
el factor de seguridad con el
metodo spencer =1.241

M´ETODO SPENCER
metodo spencer =1.241

MÉTODO JANBU
De lo modelado anteriormente,
solo realizamos los siguientes
pasos:
Clic en definición para volver
a correr.

M´ETODO JANBU
Clic en introducir y an´alisis

M´ETODO JANBU
Elegimos el m´etodo: Janbu
y cerrar.

M´ETODO JANBU
m´etodo Janbu =1.180

CUADRO COMPARATIVO DE LOS FACTORES DE
SEGURIDAD POR LOS DIFERENTES METODOS
Una vez obtenido los factores de seguridad para cada método,
presentamos un cuadro comparativo en el cual se nota que los valores no
los mismos pero en algunos métodos son muy próximos.

CONCLUSIONES
El diseño de un talud dependerá de los fines para los cuales se
elabora, pudiendo ser permanentes o temporales, y en los cuales para
el diseño se debe tener en cuenta los criterios adecuados para evitar
pérdidas económicas, humanas y otros vinculados.
Según las caracter´ısticas del trabajo o proyecto a realizar, se debe
elegir un factor de seguridad adecuado. Se recomienda para trabajos
de ingenier´ıa civil factores de seguridad superiores o iguales a 1.5 para
tener el grado de confiabilidad necesario para la preservación del
proyecto.
La elección del método de análisis más adecuado dependerá de las
propiedades del material, la información disponible y el objetivo de
estudio junto con los resultados que se espera obtener. Por lo que
para un mismo análisis, al aplicar distintos métodos pueden dar
valores similares o muy discrepantes.

CONCLUSIONES
El paquete de programas de GeoStudio, y en especial el programa
Slope/W brindan las herramientas necesarias para modelar y estimar
los factores de seguridad para cada tipo de evento. Sin embargo, los
criterios análisis, interpretación, medidas preventivas y/o de control
son netamente funciones del especialista, por lo que el software debe
tratarse como una herramienta de ayuda más no como un reemplazo
del profesional en la toma de decisiones.
Para la solución de un problema a través del uso de Slope/W, y esto
es, hallar el valor m´ınimo del coeficiente de seguridad, este valor
m´ınimo debe cumplir los criterios de ser único valor (un solo lugar
geométrico con el menor valor) y ser el m´ınimo de los m´ınimos.

BIBLIOGRAÍA
Braja, M. (2015)
Fundamentos de ingenier´ıa geotécnica. Cengage Learning Editores, México.
Gonzales, L. (1994)
Ingenier´ıa Geológica.Prentice-Hall, España.
Lopez, G. (2017)
Introducción al programa Slope/W 2012. Apuntes, Universidad de Cordoba,
Departamento de Mecánica, Área de Mecánica de Medios Continuos y Teor´ıa de
Estructuras, España.
Mora, R.
Deslizamiento Bajo Gamboa Costa Rica: La posibilidad de una estabilización
rentable. Art´ıculo, Universidad de Costa Rica, Escuela Centroamericana de
Geolog´ıa.
Saez, R (2013)
Fundamentos de Geotecnia. Apuntes ICE - 2604, Pontificia Universidad Católica de
Chile, Departamento de Ingenier´ıa Estructural y Geotecnia.
Whitlow, R. (1994). Fundamentos de mecánica de suelos.Continental, México.

¡¡ MUCHAS GRACIAS!!

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