Informe Mec. Suelos 2, Silide

 

 

ACTIVIDAD MECANICA DE SUELOS II  

“INFORME SLIDE” 

Ingeniería Civil en Obras Civiles  Universidad Católica de Temuco 

Profesor: Carolina Ingrid Reidel. Alumno: Luis Monzón Pereira.

Temuco, martes 10 de octubre 2017.

 

TALLER SLIDE

CONTENIDO 1. 

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................................. 1 

2. 

CONSIDERACIONES GENERALES ...................... ................................. ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... .................. ....... 1 

3. 

OBJETIVOS ESPECIFICOS.......... ..................... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... .................... ......... 1 

4. 

GEOMETRIA DE LA PRESA. ..................... ................................ ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ................ ..... 2 

5. 

PROPIEDADES RESISTENTES DE LOS MATERIALES. ............................ ........................................ ....................... ...................... ...................... ...................... ................ ..... 2 

6. 

CALCULAR EL FACTOR DE SEGURIDAD MINIMO DEL D EL TALUD. .......... ..................... ...................... ...................... ...................... ...................... .................... ......... 3 

7. 

CALCULE EL FACTOR DE SEGURIDAD MINIMO PARA FALLAS SUPERIORES A 5 MTS. DE PROFUNDIDAD. ........ 4 

8. 

CALCULE LA DISTANCIA DE SEGURIDAD PARA UN FACTOR DE SEGURIDAD DE 1.8. ...................... ................................. .................. ....... 4 

9. 

INCORPORE UN NIVEL FREATICO Y CALCULE NUEVAMENTE LOS PUNTOS 6,7,8. .................. ............................. ....................... ............... ... 7  9.1. 

CALCULAR EL FACTOR DE SEGURIDAD MINIMO DEL TALUD. ............................ .......................................... ............................ ............................ ................ .. 7 

9.2. 

CALCULE EL FACTOR DE SEGURIDAD MINIMO PARA FALLAS SUPERIORES A 5 MTS. DE PROFUNDIDAD. ..... 7 

9.3. 

CALCULE LA DISTANCIA DE SEGURIDAD PARA UN FS DE 1.8. .............. ............................ ............................ ............................ ............................ ................ .. 8 

10. 

INCORPORE UNA FUERZA SISMICA. .......... ..................... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................11 ........11 

11.  REALICE UN ANALISIS DE FLUJOS PARA UNA CARGA HIDRAULICA DE 20 MTS. Y VEA QUE OCURRE CON EL FACTOR DE SEGURIDAD. ...................... .................................. ...................... ..................... ....................... ....................... ..................... ...................... ....................... ...................... ...................... .............12 ..12  12. 

QUE PASA SI LOS PARAMETROS RESISTENTES SON LOS SUIGUIENTES. ................. ............................ ....................... ....................... .............12 ..12 

13. 

COMENTARIOS Y CONCLUSIONES. .......... ..................... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... .....................14 ..........14 

Hormigón Armado II

 

TALLER SLIDE

INDICE DE ILUSTRACIONES.

1 geometria de la presa. ................................................................................................................................ 2 2 factor de seguridad minimo ....................................................................................................................... 3 3 fs min. fallas superiores a 5 mts. ................................................................................................................ 4 4 factor de seguridad 1.8............................................................................................................................... 4 5 geometria presa propuesta. ....................................................................................................................... 5 6 analisis falla lado derecho. ......................................................................................................................... 6 7 analisis falla lado izquierdo. ....................................................................................................................... 6 8 fs min. con nivel freatico. ........................................................................................................................... 7 9 fs min. fallas superior a 5 mts. nivel fratico................................................................................................ 8 10 factor de seguridad 1.8. nivel freatico. .................................................................................................... 8 11 geometria propuesta nivel freatico. ......................................................................................................... 9 12 analisis falla nivel freatico lado derecho. ................................................................................................. 9 13 analisis de falla nivel freatico lado izquierdo. ....................... ................................ .................. .................. .................. ................... ................... .................. ........... 10 14 factor de seguridad fuerza sismica. ........................................................................................................ 11 15 analisis de flujo carga hidraulica 20 mts................................................................................................. 12 16 analisis de fs parametros modificados. .................................................................................................. 13 17 analisis de fs parametros originales. ...................................................................................................... 13

INDICE DE TABLAS.

1 propiedades resistentes. ............................................................................................................................ 2 2 parametros resistentes modificados. ....................................................................................................... 12

Hormigón Armado II

 

TALLER SLIDE

1.

INTRODUCCIÓN

En el siguiente informe analizaremos la presa dada en “actividad de mecánica de suelos II” mediante el

software SLIDE, en el cual ingresaremos las propiedades resistentes y sus características geométricas. Para luego proceder a dar una solución o respuesta a cada punto específico de la actividad. act ividad.

2.

CONSIDERACIONES GENERALES

Para desarrollar la actividad, se nos brindó una clase exclusiva para aprender a utilizar el software SLIDE, en el cual desarrollamos los puntos según las condiciones que exigía. Además, nos apoyamos en las clases catedra de estabilidad de taludes, para tener nociones aproximadas de cómo dar una solución en caso de que el factor de seguridad no fuese el apropiado o inseguro, y además poder definir distancias mínimas de seguridad. El análisis de flujo es materia aprendida en “Mecánica De suelos I” por lo cual, la profesora, da por entendido que los conocimientos para desarrollar el punto Nro. 8 son sabidos por los alumnos.

3.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Calcular el factor de seguridad mínimo para el talud. Calcular el factor de seguridad mínimo para fallas superiores a cierta profundidad. Calcular distancias de seguridad según un factor de seguridad dado. Calcular factor de seguridad para casos con nivel freático. Incorporar el efecto de una fuerza sísmica en el análisis del factor de seguridad. Realizar un análisis de flujo para una carga hidráulica e interpretar que ocurre con el factor de seguridad. Comparar resultados si los parámetros resistentes cambian.

 

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4. GEOMETRIA DE LA PRESA.

1 GEOMETRIA DE LA PRESA.

5. PROPIEDADES RESISTENTES DE LOS MATERIALES. 1 PROPIEDADES RESISTENTES.

Material

Angulo de fricción interna

Cohesión

presa Fundación

30° 40°

1 Kpa. 5 Kpa.

 

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6. CALCULAR EL FACTOR DE SEGURIDAD MINIMO DEL TALUD.

2 FACTOR DE SEGURIDAD MINIMO

Para las propiedades resistentes dadas en el punto 5. Analizamos el talud mediante tres métodos diferentes, los cuales son:

  Bishop simplified   GLE/ Morgenstern-Price.   Janbu simplified

  

Discriminando entre ellos, trabajare con el que presente el e l menor factor de seguridad. En este caso. c aso. Janbu simplified. El cual arrojo un factor de seguridad de 1.251. 1 .251.

 

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7. CALCULE EL FACTOR DE SEGURIDAD MINIMO PARA FALLAS SUPERIORES A 5 MTS. DE PROFUNDIDAD.

3 FS MIN. FALLAS SUPERIORES A 5 MTS.

Para las propiedades resistentes dadas en el punto 5. Y analizando el talud para fallas superiores a 5 metros de profundidad, el factor de seguridad es de 1.312 1 .312 según el método Janbu simplified.

8. CALCULE LA DISTANCI DISTANCIA A DE SEGURIDAD PARA UN FACTOR DE SEGURIDAD DE 1.8.

4 FACTOR DE SEGURIDAD 1.8.

 

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Al ingresar el factor de seguridad con valor 1.8. se puede apreciar que en la corona no tendremos una distancia de seguridad, ya que la falla involucra más que solo la corona, por ende, procederemos proc ederemos a dar una solución a esto, modificando la geometría de la presa. Considerando que el espacio no es un problema para el mandante y ya que los parámetros de resistencia del suelo no permiten mayor estabilidad, aumentaremos la distancia horizontal de la base de la presa y la corona de esta, para obtener una distancia de seguridad que permita que puedan circular maquinarias. definiremos una distancia de seguridad mínima de de 5mts. La nueva geometría y sus dimensiones se presenta en la siguiente imagen:

5 GEOMETRIA PRESA PROPUESTA.

Mi solución para poder obtener una distancia de seguridad prudente para el tránsito de maquinaria pesada y/o vehículos livianos es aumentar la base de la presa, aumentar la corona y disminuir un poco la inclinación del talud. Primero analizaremos el lado derecho de la presa con un factor de seguridad de 1.8 para la nueva geometría. Obtuve que la falla involucra 11,921 mts. De la corona (30 mts). Se muestra en la siguiente imagen:

 

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6 ANALISIS FALLA LADO DERECHO.

Luego analizare la falla por el lado izquierdo de la presa, para así obtener una distancia de seguridad mínima de 5 mts. Y un factor de seguridad de 1.8. obtuve que la falla involucra 11.190 mts. Esto sumado a el valor de la falla que involucra el lado derecho de la presa, es de 23.111 mts. Si a la corona le restamos la distancia de falla de ambos lados de la presa obtendremos la distancia de seguridad. Dando como resultado 6.889 mts. Lo suficiente para que transite maquinaria pesada por sobre la corona de la presa. pre sa. A continuación, se muestra el análisis Janbu por el lado izquierdo en la siguiente imagen:

7 ANALISIS FALLA LADO IZQUIERDO.

 

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9. INCORPORE UN NIVEL FREATICO Y CALCULE NUEVAMENTE LOS PUNTOS 6,7,8. 9.1.

CALCULAR EL FACTOR DE SEGURIDAD MINIMO DEL TALUD.

Para calcular el factor de seguridad, debemos ingresar el contorno del nivel freático, para luego analizar su comportamiento.

8 FS MIN. CON NIVEL FREATICO.

Ingresando los datos del problema original e incluyendo el nivel freático propuesto de 2mts. Obtendremos un factor de seguridad de 0.847. mediante el método Janbu simplified.

9.2.

CALCULE EL FACTOR DE SEGURIDAD MINIMO PARA FALLAS SUPERIORES A 5

MTS. DE PROFUNDIDAD. Para calcular el factor de seguridad para este tipo de fallas solo basta con modificar el min. Depth. A 5 metros.

 

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9 FS MIN. FALLAS SUPERIOR A 5 MTS. NIVEL FRATICO.

Dando como resultado un factor de seguridad igual a 1.305. mediante el método Janbu simplified.

9.3.

CALCULE LA DISTANCI DISTANCIA A DE SEGURID SEGURIDAD AD PARA UN FS DE 1.8.

10 FACTOR DE SEGURIDAD 1.8. NIVEL FREATICO.

Como se puede observar en la imagen, la falla para el factor de seguridad de 1.8. involucra gran parte de la corona, y ya que como objetivo tenemos, brindar una distancia de seguridad prudente para el tránsito de maquinaria pesada y/o vehículos livianos, debemos hacer una corrección en la geometría de la presa para poder dar una solución al problema y mínimo dar una distancia de seguridad de 5mts. En la corona.

 

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La geometría propuesta será la misma que se dio en el problema que consideraba las medidas y geometría original, que al igual que en este problema presento problemas para brindar una distancia de seguridad mínima en la corona.

11 GEOMETRIA PROPUESTA NIVEL FREATICO.

Al igual que en el caso original, sin nivel freático. Procederemos a calcular la distancia que involucra la falla para ambos lados de la presa, para el e l lado derecho de la presa obtendremos:

12 ANALISIS FALLA NIVEL FREATICO LADO DERECHO.

Analizando el lado derecho de la presa, pres a, obtendré que la falla involucra 12.044 mts de la corona propuesta (30 mts).

 

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Ahora analizare el lado izquierdo de la presa, se muestra en la siguiente imagen:

13 ANALISIS DE FALLA NIVEL FREATICO LADO IZQUIERDO.

el resultado es que la falla para el lado izquierdo involucra 12.046 mts. De la corona (30 mts.) esto sumado a la distancia horizontal que involucra la probable falla por el lado derecho es de un total de 24.090 mts de la corona de 30 mts. Por lo tanto, la superficie segura será de 5.910 mts. Cabe destacar que para este caso c aso en especial y ya que utilicé las mismas medidas de la presa que di como solución. Utilice como método el gle/Morgenstern-Price. Ya que de manera visual presenta una menor dispersión en los resultados, por ende, era más fácil encontrar la distancia que involucraba la falla en la corona.

 

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10. INCORPORE UNA FUERZA SISMICA. Para incorporar una fuerza sísmica basta con agregar un factor de mayoración en la componente horizontal igual a 0.25, y en el caso de la aceleración en la componente vertical, la despreciaremos ya que no es relevante al cálculo. A continuación, se muestra el resultado: re sultado:

14 FACTOR DE SEGURIDAD FUERZA SISMICA. SISMI CA.

Como se aprecia en la imagen, utilizando un factor de acelerac aceleración ión horizontal sísmico de 0.25, obtendremos un factor de seguridad de 0.739. Mediante el método Janbu simplified.

 

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11. REALICE UN ANALISIS DE FLUJOS PARA UNA CARGA HIDRAULICA DE 20 MTS. Y VEA QUE OCURRE CON EL FACTOR DE SEGURIDAD. Para realizar el análisis de flujo, debemos considerar el resguardo dado de 3 metros.

15 ANALISIS DE FLUJO CARGA C ARGA HIDRAULICA 20 MTS.

Una vez hecho el análisis de flujo, procedo a calcular el factor de seguridad mediante el método janbu simplified asociado a dicha condición, la que da como resultado 1.090. Analizando el mismo podemos concluir que la carga hidráulica pasa de ser 1.251 a ser 1.090. por ende, la carga hidráulica afecta negativamente en el factor de seguridad de la presa, pero la mantiene aún favorable, ya que es mayor que 1.

12. QUE PASA SI LOS PARAMETROS RESISTENTES SON LOS SUIGUIENTES. 2 PARAMETROS RESISTENTES MODIFICADOS.

Material

Angulo de fricción interna

Cohesión

presa Fundación

25° 25°

1 Kpa. 0 Kpa.

Debido a que la cohesión del suelo que soportara la presa tiene una me menor nor cohesión que la presa tal, este será menos seguro. Además, podemos observar el plano de falla es el mismo ya que ambos tienen el mismo Angulo de fricción interna.

 

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16 ANALISIS DE FS PARAMETROS MODIFICADOS.

17 ANALISIS DE FS PARAMETROS ORIGINALES.

De manera visual podemos observar que las condiciones propuestas donde la cohesión de la presa es menor a la cohesión de la fundación. Este tendrá un factor de seguridad menor que en el caso, donde la fundación tiene mayor cohesión que la presa.

 

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13. COMENTARIOS Y CONCLUSIONES. Mediante el desarrollo del taller, se logró poder entregar soluciones para la presa cuando su factor de seguridad era muy bajo o no cumplía c umplía con una distancia mínima de seguridad en la corona de esta. Se logró mediante métodos iterativo poder dar solución con una nueva geometría a los problemas relacionados con el factor de seguridad. De manera visual se podía apreciar que, si bien el e l método janbu simplified era el más conservador, el que presentaba una mejor dispersión para poder trabajar los datos para poder calcular una distancia de seguridad prudente era el método gle/Morgenstern-Price. gle/Morgenstern -Price. Se pudo apreciar que es necesario considerar la fuerza sísmica en el análisis de estabilidad de talud, ya que este disminuye considerablemente su factor de seguridad. Cuando agregamos una carga hidráulica, cambia inmediatamente su factor de seguridad, disminuyendo este. El último caso donde las condiciones eran más desfavorables empírica y visualmente. Se pudo apreciar la importancia de que un suelo soportante de be tener una buena cohesión para poder brindar mayor estabilidad a un suelo superpuesto sobre este. Además de identificar los planos de falla según su Angulo de fricción interna.