UNIVERSIDAD CATÓLICA LOS ÁNGELES CHIMBOTE FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL METODOS DE ESTABILIZACION, descritos en el CAPITULO IX DOCENTE : Ing. Jesús Johan Huaney Carranza. ASIGNATURA : Pavimentos ALUMNO : Rios Garcia, Marcos Manrique, Carlos Rogelio Ardiles Huamán, Adán Ayneher Garcia León, Jhamm Carlos 2022 INTRODUCCIÓN Se conoce con el nombre genérico de taludes cualesquiera superficies inclinadas respecto a la horizontal que hayan de adoptar permanentemente las masas de tierras. Se puede definir taludes como: Son las obras, normalmente de tierra, que se construyen a ambos lados de la vía (tanto en excavaciones con un terraplén) con una inclinación tal que garanticen la estabilidad de la obra. Los taludes tienen zona de emplazamiento que comprende, además de la vía, una franja de terreno a ambos lados de esta. Su objetivo es tener suficiente terreno en caso de ampliación futura de la carretera y atenuar en gran medida, los peligros de accidentes motivados por obstáculos dentro de dicha zona, los cuales deben ser eliminados. Cuando el talud se produce en forma natural, sin intervención humana, se denomina ladera natural o simplemente ladera. Cuando los taludes son hechos por el hombre se denominan cortes o taludes artificiales, según sea la génesis de su formación; en el corte, se realiza una excavación en una formación térrea natural, en tanto que los taludes artificiales son los inclinados de los terraplenes. También se producen taludes en los bordes de una excavación que se realice a partir del nivel del terreno natural, a los cuales se suele denominar taludes de la excavación. DEFINICIONES 1.1.ESTABILIDAD Se entiende por estabilidad a la seguridad de una masa de tierra contra la falla o movimiento. Como primera medida es necesario definir criterios de estabilidad de taludes, entendiéndose por tales algo tan simple como el poder decir en un instante dado cuál será la inclinación apropiada en un corte o en un terraplén; casi siempre la más apropiada será la más escarpada que se sostenga el tiempo necesario sin caerse. Este es el centro del problema y la razón de estudio. 1.2.TALUD Se entiende por talud a cualquier superficie inclinada respecto de la horizontal que hayan de adoptar permanentemente las estructuras de tierra. No hay duda de que el talud constituye una estructura compleja de analizar debido a que en su estudio coinciden los problemas de mecánica de suelos y de mecánica de rocas, sin olvidar el papel básico que la geología aplicada desempeña en la formulación de cualquier criterio aceptable. Dimensiones: En Ingeniería Civil los taludes alcanzan alturas máximas de 40 a 50m. En la minería pueden superar varios centenares de metros. Las pendientes pueden medirse de tres formas: _ En Grados: 30º, 45º, 60º _ En Porcentaje: 57%, 100%, 175% _ En relación de distancias: 1.75H:1V, 1H:1V, 0.57H:1V Un talud es una porción de tierra elevada, de dimensiones variables, generalmente rematando por una cuneta y caracterizado por una vegetación especifica. Puede bordear un camino, abierto como consecuencia del paso de animales y hombres; en este caso, se construye con el tiempo. Pero también puede ser fruto de una construcción artificial con tierra o piedra; en este caso, se trata de una arquitectura concienzuda y sabia, que remonta a una época lejana en el tiempo. Se conoce como el nombre genérico de taludes cualquier superficie inclinada respecto a la horizontal q hayan de adoptar permanentemente las masas de tierras. Son las obras, normalmente de tierra, que se construyen en ambos lados de las vías (tanto en excavaciones como en terraplén) con una inclinación tal que garanticen la estabilidad de la obra. Se denomina talud a la superficie que delimita la explanación lateralmente. En cortes, el talud está comprendido entre el punto de chaflán y el fondo del canal. En terraplenes, el talud está comprendido entre el chaflán (pata del terraplén) y el borde de la berma. No hay duda de que le talud constituye las estructuras más complejas de las vías terrestres; por eso es preciso analizar la necesidad de definir criterios de estabilidad de taludes entendiéndose, por tales algo tan simple como el poder de decir en un instante dado cual será la inclinación apropiada de un corte o en un terraplén. A diferentes inclinaciones de talud corresponden diferentes masas de material térreo por mover y, por lo tanto, diferentes costas. 1.3.ESTABILIDAD DE TALUDES La estabilidad de taludes es la teoría que estudia la estabilidad o posible inestabilidad de un talud a la hora de realizar un proyecto, o llevar a cabo una obra de construcción de ingeniería civil, siendo un aspecto directamente relacionado con la ingeniería geotécnica. La inestabilidad de un talud se puede producir por un desnivel, que tiene lugar por diversas razones: • Razones geológicas: laderas posiblemente inestables, orografía acusada, estratificación, meteorización, etc. • Variación del nivel freático: situaciones estacionales, u obras realizadas por el hombre. • Obras de ingeniería: rellenos o excavaciones tanto de obra civil, como de minería. Los taludes además serán estables dependiendo de la resistencia del material del que estén compuestos, los empujes a los que son sometidos o las discontinuidades que presenten. Los taludes pueden ser de roca o de tierras. Ambos tienden a estudiarse de forma distinta. Estabilización de taludes con geomallas FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ESTABILIDAD DE UN TALUD La falla de un talud o ladera se debe a un incremento en los esfuerzos actuantes o a una disminución de resistencia al esfuerzo cortante del suelo. Esta variación, en general, es causada por efectos naturales y actividades humanas. Según Budhu (2007) los factores principales que afectan la estabilidad de un talud, natural o diseñado son: a) Erosión El agua y el viento continuamente afectan a los taludes erosionándolos. La erosión modifica la geometría del talud y por tanto los esfuerzos a los que está sometido, resultando un talud diferente al inicialmente analizado o en una modificación de las condiciones que tenía. b) Lluvia Durante el periodo de lluvias, los taludes se ven afectados al saturarse los suelos que los forman, provocando un aumento de peso de la masa, una disminución en la resistencia al esfuerzo cortante y la erosión de la superficie expuesta. Al introducirse agua en las grietas que presente el talud se origina un incremento en las fuerzas actuantes o aparición de fuerzas de filtración, pudiendo provocar la falla del mismo c) Sismo Los sismos suman fuerzas dinámicas a las fuerzas estáticas actuantes a las que esta cometido un talud, provocando esfuerzos cortantes dinámicos que reducen la resistencia al esfuerzo cortante, debilitando al suelo. Un aumento en la presión de poro en taludes formados por materiales granulares puede provocar el fenómeno conocido como licuación. ASPECTOS GEOLÓGICOS Algunas fallas de taludes son provocadas por aspectos geológicos no detectados durante el levantamiento y exploración de campo, los cuales, al no ser considerados durante la evaluación de la estabilidad del talud, aumentan la incertidumbre del factor de seguridad calculado, figura 4.4. Un ejemplo de este tipo de falla es el que se presentó durante la operación del Proyecto Hidroeléctrico en el talud excavado atrás de la casa de máquinas de la presa Agua Prieta, Herrera y Reséndiz (1990), en el cual un bloque de roca deslizó sobre un estrato de arcilla, no detectado durante la exploración y construcción del proyecto. e) Cargas externas La aplicación de cargas sobre la corona del talud provoca un aumento en las fuerzas actuantes en la masa de suelo, lo cual puede llevar a la falla del talud si estas cargas no son controladas o tomadas en cuenta durante la evaluación de la estabilidad del talud. En algunos casos esta situación se remedia mediante la excavación de una o más bermas en el cuerpo del talud, lo que reduce las fuerzas actuantes en éste. f) Excavaciones y/o rellenos Las actividades de construcción realizadas al pie de un talud o colocación de una sobrecarga en la corona pueden causar la falla de éste al modificar la condición de esfuerzos a las que ésta sometido. Generalmente, estas actividades de construcción corresponden a trabajos donde se realizan excavaciones y/o rellenos. Cuando se realiza una excavación al pie del talud, el esfuerzo total se disminuye, generando en el suelo un incremento negativo en la presión de poro. ESTABILIDAD DE TALUDES La estabilidad de taludes es la teoría que estudia la estabilidad o posible inestabilidad de un talud a la hora de realizar un proyecto, o llevar a cabo una obra de construcción de ingeniería civil, siendo un aspecto directamente relacionado con la ingeniería geotécnica. La inestabilidad de un talud se puede producir por un desnivel, que tiene lugar por diversas razones: • Razones geológicas: laderas posiblemente inestables, orografía acusada, estratificación, meteorización, etc. • Variación del nivel freático: situaciones estacionales, u obras realizadas por el hombre. • Obras de ingeniería: rellenos o excavaciones tanto de obra civil, como de minería. Los taludes además serán estables dependiendo de la resistencia del material del que estén compuestos, los empujes a los que son sometidos o las discontinuidades que presenten. Los taludes pueden ser de roca o de tierras. Ambos tienden a estudiarse de forma distinta. TIPOS DE INESTABILIDADES • Desprendimientos o desplomes Desprendimientos o desplomes son movimientos de inestabilidad producidos por falta de apoyo, englobando a una escasa cantidad de terreno. Suele tratarse de rocas que caen por una ladera, debido a la pérdida del apoyo que las sustentaba. Entre los desprendimientos o desplomes, se puede incluir el caso del desplome de una columna rocosa en un acantilado, debido a la erosión en la base de este pueden ser ocasionados por la naturaleza o por la humanidad. • Corrimientos Son movimientos que afectan a una gran cantidad de masa de terreno. Un tipo particular de corrimiento de tierra son los deslizamientos, que se producen cuando una gran masa de terreno o zona inestable desliza con respecto a una zona estable, a través de una superficie o franja de terreno de pequeño espesor. Los deslizamientos se producen cuando en la franja se alcanza la tensión tangencial máxima en todos sus puntos. Estos tipos de corrimiento son ingenierilmente evitables. Sin embargo, los siguientes no lo son: • Un flujo de arcilla se produce en zonas muy lluviosas afectando a zonas muy grandes. Los terrenos arcillosos, al entrar en contacto con el agua, se comportan como si alcanzasen el límite líquido, y se mueven de manera más lenta que los deslizamientos. Se da en pequeñas pendientes, pero en gran cantidad. • Licuefacción: se da en zonas de arenas limosas saturadas, o en arenas muy finas redondeadas (loess). Debido a la gran cantidad de agua intersticial que presentan, las presiones son tan elevadas que un seísmo, o una carga dinámica, o la elevación del nivel freático, pueden aumentarlas, llegando a anular las tensiones efectivas. • Reptación: movimiento muy lento que se da en capas superiores de laderas arcillosas, de en torno a 50 centímetros de espesor. Está relacionado con procesos de variación de humedad estacionales. Se manifiestan en forma de pequeñas ondulaciones, y suelen ser signo de una posible futura inestabilidad generalizada. MEDIOS DE ESTABILIZACIÓN • Se utilizan cuando taludes propuestos o existentes no poseen la estabilidad necesaria. • El método estabilizador debe disminuir los esfuerzos y/o aumentar la resistencia a lo largo de la potencial superficie de falla. • La selección del método de estabilización depende una serie de factores (codutop. 1999): ➢ Modo presencial de falla. ➢ Topografía. ➢ Presencia de construcciones cercanas. ➢ Consecuencias de la falla. ➢ Disponibilidad de materiales y maquinaria. ➢ Tiempo y costo de la construcción. 1) DESCARGA DE TALUD • Una manera de reducir los esfuerzos de corte en el talud es descargándolo, ya sea reduciendo la altura y/o ángulo del talud. 2) MEJORAMIENTO DEL DRENAJE • Métodos de estabilización incluyen el mejoramiento del drenaje ya sea en la superficie y dentro del talud. • Al disminuir la presión de poros aumenta la resistencia al corte a lo largo de la potencial superficie de deslizamiento. 3) BERMAS DE ESTABILIZACIÓN • las bermas de estabilización se construyen al pie del talud para estabilizar taludes que puedan presentar fallas de rotación profundas. • El peso de la berma contrarresta el momento volcante y reduce los esfuerzos de corte movilizados al aumentar la longitud de la superficie de deslizamiento. 4) GEOSINTETICOS • Los geos sintéticos son materiales flexibles compuestos por polímeros. • Refuerzan el suelo agregándole una resistencia a la tensión. • El refuerzo se tiene que extender más allá de la superficie de deslizamiento. 5) ANCLAJES • Los anclajes son miembros estructurales que aplican fuerzas de estabilización al talud. • Consisten usualmente en barras de acero que se insertan mas allá de la superficie de deslizamiento critica. 6) PILOTES • El refuerzo de taludes con pilotes puede ser una técnica efectiva de remediación cuando métodos convencionales no son suficientes. Los pilotes ofrecen una resistencia pasiva al deslizamiento del talud, transfiriendo la carga por corte al material subyacente. CONCLUSIONES • Si todas las condiciones de equilibrio son satisfechas, la magnitud del error en el Factor de Seguridad es muy pequeña, usualmente ± 5% de la respuesta correcta. • Según datos estadísticos se sabe que el 40 % de deslizamientos ocurren a causa de fuertes lluvias. El estudio de los deslizamientos ocurridos se hace mediante los métodos tradicionales de análisis de estabilidad tomando como ingreso que el suelo se encuentra saturado. • La resistencia de los taludes puede ser modificada por diversos factores como los vegetales, el clima y los procesos hidrológicos que ocurren en la zona donde se encuentra ubicado el talud. BIBLIOGRAFIA • Estabilidad de taludes- ALVARO F. DE MATTEIS (2003) • http://ocw.uis.edu.co/ingenieria-civil/estabilidad-detaludes/clase9/estabilizacion_de_taludes.pdf • Estabilidad de Taludes es.scribd.com • Deslizamientos y Estabilidad de Taludes en Zonas Tropicales Ing. Jaime Suárez Díaz