Parcial De Geotecnia (reparado).docx

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UNIVERSIDAD RICARDO PALMA Facultad de Ingeniería ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

“DISEÑO GEOTÉCNICO”

INFORME DE GEOTÉCNIA PROFESOR

:

ALUMNO

: APAZA PALACIOS, Christian Enrique.

CÓDIGO

: 201512444.

GRUPO

: 01.

SUB-GRUPO

LIMA – PERÚ, SURCO 2018-II INFORME DE GEOTÉCNIA Análisis de estabilidad – Modelamiento en SLIDE

: 0.

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AGRADECIMIENTO: Agradecemos a Dios por brindarnos salud y bienestar, a nuestros padres y profesores quienes nos brindaron su apoyo constante durante el transcurso que se realizaba este trabajo de investigación.

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ÍNDICE

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I. INTRODUCCIÓN El presente estudio ha sido realizado por los estudiantes del curso de DISEÑO GEOTÉCNICO de la facultad de INGENIERIA CIVIL de la UNIVERSIDAD RICARDO PALMA, con la finalidad de modelar y establecer el comportamiento, estabilidad de un terraplén y una presa de tierra, mediante el uso del programa SLIDE. Se empezara con el modelado y análisis de un terraplén situado en suelo blando, durante proceso constructivo y al final de la construcción, para posteriormente realizar el dimensionamiento de los refuerzos en la base con geo-mallas. Luego se pasara a modelar y analizar la presa de tierra, los análisis serán al final de la construcción, operación y desembalse rápido. En ambos casos se considerara un análisis Estático y PseudoEstatico, se buscara el cumplimiento de los factores de seguridad mínimos requeridos, el cual si resultan inestables se realizaran las modificaciones mínimas necesarias para asegurar su estabilidad, finalmente dependiendo del caso daremos a conocer algunas observaciones, para finalmente terminar con las conclusiones recomendaciones.

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y

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II.

2.1.

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

OBJETIVO GENERAL: 

Realizar el modelamiento y análisis de un terraplén y una presa de tierra

2.2.

OBJETIVOS ESPECIFICOS 

Realizar el modelado y análisis para comprobar la estabilidad de un terraplén sobre suelo blando, durante y al final de su proceso constructivo.



Diseñar los refuerzos con geo-mallas del terraplén situado en suelo blando durante y al final de su proceso constructivo.



Determinar una sección de diseño final del terraplén en condición estable, considerando todo los elementos necesarios.



Realizar el modelado y análisis de una presa de tierra para comprobar su estabilidad.



Realizar un análisis al final de la construcción, en operación y desembalse de la presa de tierra.

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III.

JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN

El presente trabajo de Investigación es específicamente para la evaluación y estabilidad de un terraplén sobre suelo blando y una presa de tierra. Es importante saber que la estabilidad de los terraplenes no reside solo en la estabilidad de la estructura propiamente dicha si no que en algunos casos estas estructuras se pueden apoyar en una base de suelo blando, este tipo de suelo en la Ingeniería Civil, plantean problemas de todo tipo, como es te caso carreteras o vías de comunicación importantes y obras civiles en general. Estos suelos deben ser analizados y tratados convenientemente, caso contrario, es de esperar situaciones no deseadas a corto y largo plazo, Los dos grandes aspectos que desde el punto de vista particular geotécnico deben ser considerados como básicos, son los referentes a la resistencia y a la gran deformación que presenta. Desde el punto de vista de la resistencia de los suelos blandos, el parámetro más importante es la resistencia al corte no drenada (Su). Con respecto a la presa de tierra, estás están formadas en su mayoría por rocas o tierras sueltas, para conseguir la impermeabilidad se suelen utilizar materiales disponibles en el sitio como las arcillas, el principal problema de este tipo de presas es el sistema de drenaje que al no estar adecuadamente diseñada o la excesiva filtración no controlada pueda ocasionar y desencadenar una falla parcial o total de la presa, a ello se le debe sumar la estabilidad propia de la estructura que debe ser correctamente analizada. Según lo explicado es conveniente determinar, analizar y decidir una solución si fuera necesario sobre la evaluación de estas estructuras.

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IV. 4.1.

RECONOCIMIENTO

CRITERIOS DE EVALUACIÓN DEL PROYECTO: Los criterios para la evaluación se definen de acuerdo a ciertas observaciones y sobre la base teórica de temas que comprometen al estudio de las estructuras ya mencionadas. En este caso se harán mediante una observación de los planos en AutoCAD proporcionados y esquemas, el cual analizaremos convenientemente. Es importante mencionar algunos criterios básicos para la investigación del proyecto. Estos criterios serán necesarios para investigar y plantear alternativas de solución de las estructuras en estudio. 

La geometría de la estructura.



La uniformidad de los materiales.



El encaje de cada elemento de tal forma que la estructura tenga una estabilidad adecuada.



Corte de la sección trasversal.



Largo de los refuerzos.



Tipo de materiales y/o propiedades.



Nivel freático (si lo hubiera)



Altura de los muros.



Propiedades mecánicas de los materiales.

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V.

5.1.

Suelo blandos

5.2.

Terraplenes

5.3.

Presa de tierra

MARCO TEÓRICO

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ANÁLISIS-PROGRMA SLIDE “TERRAPLEN SOBRE SUELO BLANDO”

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VI. 6.1.

MODELADO DE TERRAPLÉN EN SUELO BLANDO

ANÁLISIS DE ESTABILIDAD PARA TERRAPLÉN EN SUELO BLANDO: Se realizara el análisis del terraplén durante y al final del proceso constructivo (archivo: Proyecto terraplén), a continuación se presenta los parámetros de resistencia de la sección que se van a utilizar, modelado en AutoCAD, análisis estático y pseudo-estatico en Slide para realizar posteriormente el diseño de los refuerzos con geo-mallas para finalmente terminar con dimensiones finales considerando todos los elementos necesarios. 6.1.1. PARÁMETROS DE RESISTENCIA DE LOS MATERIALES:

Material

Densidad Natural (KN/m2)

Su(KPa)

φ'

Cuerpo de terraplén

20

0

32

Suelo blando (0-3)m

18

10

0

Suelo blando (3-6)m

18

10

0

Suelo blando (6-10) m

20

30

0

Parámetro de resistencia según el tipo de suelo del terraplén CONSIDERACIONES ADICIONALES: 

Nivel Freático (-0.5 m) sobre el terreno natural.



Sobrecarga al final de la construcción de 20 KN/m2.



Aceleración sísmica de 0.10g.

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6.1.2. MODELADO EN AUTOCAD: SECCIÓN TRANSVERSAL (2.00 m)

SECCIÓN TRANSVERSAL (4.00 m)

SECCIÓN TRANSVERSAL (6.00 m)

SECCIÓN TRANSVERSAL (8.00 m)

COMENTARIO: 

Se presentan las secciones del terraplén durante el proceso constructivo (2m, 4m, 6m) y al final de la construcción 8m, la altura final del terraplén es de 8.00 m, presenta taludes de H: 1.5 y V: 1:0 y nivel freático representado en línea de color azul, este modelado en AutoCAD servirá para posteriormente modelar el terraplén en el programa SLIDE

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6.1.3. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES: 

CUERPO DE TERRAPLEN:



SUELO BLANDO 1 (0.00 m -3.00 m):



SUELO BLANDO 2 (3.00 m -6.00 m):



SUELO BLANDO 3 (6.00 m -10.00 m):

COMENTARIO: 

Se muestran las propiedades de cada material presente diferenciados en color, en el corte transversal de nuestra terraplén y suelo blando, propiedades importantes que se usaran en los análisis posteriores. INFORME DE GEOTÉCNIA Análisis de estabilidad – Modelamiento en SLIDE

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6.1.4. MODELADO EN SLIDE: SECCIÓN TRANSVERSAL (2.00 m)

SECCIÓN TRANSVERSAL (4.00 m)

SECCIÓN TRANSVERSAL (6.00 m)

SECCIÓN TRANSVERSAL (8.00 m)

COMENTARIO: 

Se presentan las secciones del terraplén modelado en SLIDE, cada color representa el tipo de material existente. Él suelo de fundación del terraplén es del tipo blando con nivel freático A -0.05 m presente, las secciones corresponden (2m, 4m, 6m y 8m) respectivamente. Se procederá a realizar los análisis respectivos para cada caso, expuesto anteriormente.

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6.1.5. ANÁLISIS SEUDO-ESTÁTICO A. ESTABILIDAD GLOBAL DURANTE EL PROCESO CONSTRUCTIVO: Se realizara por el método: BISHOP, Superficie: Circular, A continuación

se

muestran los resultados del Análisis global, con una aceleración sísmica de 0.10g, durante el proceso constructivo del terraplén. TERRAPLEN A 2.00 m, DE CONSTRUCCIÓN

FS=0.998, (INESTABLE) < 1.10

COMENTARIO: 

Según el análisis en SLIDE, considerando una aceleración de gravead de 0.10 g y con un análisis pseudo-estático, para 2.00 m de construcción del terraplén, es inestable ya que el FS= 0.998 es menor que 1.10, lo cual indica que se tiene que usar un refuerzo en la parte de la base donde se apoya el terraplén o en el mismo cuerpo del terraplén, para lograr su estabilida.

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TERRAPLEN A 4.00 m, DE CONSTRUCCIÓN

FS=0.490, (INESTABLE) < 1.10

COMENTARIO: 

Según el análisis en SLIDE, considerando una aceleración de gravead de 0.10 g y con un análisis pseudo-estático, para 4.00 m de construcción del terraplén, es inestable ya que el FS= 0.490 es menor que 1.10, lo cual indica que se tiene que usar un refuerzo en la parte de la base donde se apoya el terraplén o en el mismo cuerpo del terraplén, para lograr su estabilidad.

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TERRAPLEN A 6.00 m, DE CONSTRUCCIÓN

FS=0.449, (INESTABLE) < 1.10

COMENTARIO: 

Según el análisis en SLIDE, considerando una aceleración de gravead de 0.10 g y con un análisis pseudo-estático, para 6.00 m de construcción del terraplén, es inestable ya que el FS= 0.449 es menor que 1.10, lo cual indica que se tiene que usar un refuerzo en la parte de la base donde se apoya el terraplén o en el mismo cuerpo del terraplén, para lograr su estabilidad.



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B. ESTABILIDAD GLOBAL AL FINAL DEL PORCESO CONSTRUCTIVO: A continuación se muestran los resultados del Análisis global, con una aceleración sísmica de 0.10g, al final del proceso constructivo. TERRAPLEN A 8.00 m, DE CONSTRUCCIÓN

FS=0.408, (INESTABLE) < 1.1

COMENTARIO: 

Según el análisis en SLIDE, considerando una aceleración de gravead de 0.10 g y con un análisis pseudo-estático, para 8.00 m de construcción del terraplén, sigue resultando inestable ya que el FS= 0.408 es menor que 1.10, lo cual indica que se tiene que usar un refuerzo en la parte de la base donde se apoya el terraplén o en el mismo cuerpo del terraplén, para lograr su estabilidad.



Además, la disminución del factor de seguridad se debe al aumento de la altura del terraplén por lo que también se podría usar refuerzos en el cuerpo del terraplén, para ayudar en su estabilidad. INFORME DE GEOTÉCNIA Análisis de estabilidad – Modelamiento en SLIDE

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6.1.6. RESULTADOS POR ESTABILIDAD GLOBAL  Resumen para un analisis GLOBAL-PSEUDOESTÁTICO:

Altura de terraplén(m)

ESTABILIDAD GLOBAL F.S

2.00

0.998

4.00

0.490

6.00

0.449

8.00

0.408

F.S.<1.1 ( NO cumple)

ANALISIS:  Se realizará nuevamente el analisis, considerando refuerzos con geomallas en la base donde se apoya el terraplen y tambien si fuera necesario en el cuerpo del terraplen para lograr su estabilidad.

 No se realizo el analisis ESTÁTICO, ya que debido a que en un analisis PSEUDOESTÁTICO no cumple, entonces en el analisis estatico tendremos valores para el factor de seguridad, no confiables, ya que con la aceleracion sismica dichos F.S disminuirian.

 En el terraplen de 2.00 m de altura, se puede observar que en un analisis estatico puede llegar a ser estable, pero para mayores alturas, en un analisis estatico pueden resultar inestables.

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6.1.7. ANÁLISIS ESTÁTICO (CON REFUERZOS) Debido a que a secciones no cumplen los factores de seguridad mínimos requeridos se dispuso a agregar refuerzos en la base y terraplen. A continuación se muestran los refuerzos en el SLIDE, con la linea de color verde intenso, para realizar nuevamente los analisis de estabilidad, sin acelaracion sismica. SECCIÓN TRANSVERSAL (2.00 m)

SECCIÓN TRANSVERSAL (6.00 m)

SECCIÓN TRANSVERSAL (4.00 m)

SECCIÓN TRANSVERSAL (8.00 m)

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A. ESTABILIDAD GLOBAL DURANTE EL PROCESO CONSTRUCTIVO (CON REFUERZOS): Una vez agregados los refuerzos se realizara nuevamente el análisis por el método: BISHOP, Superficie: Circular, A continuación se muestran los resultados del Análisis global, durante el proceso constructivo del terraplén. TERRAPLÉN A 2.00 m DE CONSTRUCCIÓN

FS=1.710, (ESTABLE) >1.5

COMENTARIO: 

Según el análisis estático en SLIDE, para 2.00 m de construcción del terraplén, obtenemos un resultado estable ya que el FS= 1.710 es mayor que 1.50.



Los refuerzos se dispusieron de manera que se logre su estabilidad, se colocarán 01 refuerzos en el suelo de fundación a 0.50 m del nivel del terreno natural, con una longitud de 39.00 m, esto ayudara a que el terraplén y el suelo de fundación estén estables; la tensión del refuerzo es de 40 KN/m2. INFORME DE GEOTÉCNIA Análisis de estabilidad – Modelamiento en SLIDE

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TERRAPLEN A 4.00 m DE CONSTRUCCIÓN

FS=1.796, (ESTABLE) >1.50

COMENTARIO: 

Según el análisis estático en SLIDE, para 2.00 m de construcción del terraplén, obtenemos un resultado estable ya que el FS= 1.796 es mayor que 1.50.



Los refuerzos se dispusieron de manera que se logre su estabilidad, se colocarán 03 refuerzos en el suelo de fundación a 0.50 m del nivel del terreno natural, con una longitud de refuerzo de 39.00 m, esto ayudara a que el terraplén y el suelo de fundación estén estables; la tensión del refuerzo es de 200 KN/m2.

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TERRAPLEN A 6.00 m DE CONSTRUCCIÓN

FS=1.687, (ESTABLE) >1.5

COMENTARIO: 

Según el análisis estático en SLIDE, para 8.00 m de construcción del terraplén, obtenemos un resultado estable ya que el FS= 1.687 es mayor que 1.50.



Los refuerzos se dispusieron de manera que se logre su estabilidad, se colocarán 04 refuerzos en el suelo de fundación a cada 0.50 m desde el nivel del terreno natural, 01 de 36 m de longitud y los otros 03 de 39.00 m de longitud, esto ayudara a que tanto el terraplén y el suelo de fundación estén estables; la tensión del refuerzo es de 180 KN/m2.

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B. ESTABILIDAD GLOBAL AL FINAL DEL PORCESO CONSTRUCTIVO(CON REFUERZOS): A continuación se muestran los resultados del Análisis global, al final del proceso constructivo. TERRAPLEN A 8.00 m DE CONSTRUCCIÓN

FS=1.631, (ESTABLE) >1.5

COMENTARIO: 

Según el análisis

en SLIDE, para 8.00 m de construcción del terraplén,

obtenemos un resultado estable ya que el FS= 1.631 es mayor que 1.50. 

Los refuerzos se dispusieron de manera que se logre su estabilidad, se colocarán refuerzos en el suelo de fundación a cada 0.50 m en el suelo reforzado, uno de 36.00 m y tres de 39.00 m de longitud y un refuerzo en el cuerpo del terraplén a 2.00 m del nivel del terreno, con una longitud de 18.00 m; la tensión del refuerzo es de 260 KN/m. INFORME DE GEOTÉCNIA Análisis de estabilidad – Modelamiento en SLIDE

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C. ESTABILIDAD GLOBAL AL FINAL DEL PORCESO CONSTRUCTIVO(CON REFUERZOS Y SOBRECARGA): A continuación se muestran los resultados del Análisis global, al final del proceso constructivo con sobrecarga. TERRAPLEN A 8.00 m, EN SERVICIO

FS=1.611, (ESTABLE) >1.5

COMENTARIO: 

Según el análisis en SLIDE, considerando una aceleración de gravead de 0.10 g y con un análisis Pseudoestático, para 8.00 m de construcción del terraplén y una sobrecarga de 20 KN/m2 en servicio, obtenemos un resultado estable ya que el FS= 1.611 es mayor que 1.50.



Los refuerzos se dispusieron de manera que se logre su estabilidad, se colocarán refuerzos en el suelo de fundación a cada 0.50 m en el suelo reforzado, uno de 36.00 m y tres de 39.00 m de longitud y un refuerzo en el cuerpo del terraplén a 2.00 m del nivel del terreno, con una longitud de 18.00 m; la tensión del refuerzo es de 310 KN/m. INFORME DE GEOTÉCNIA Análisis de estabilidad – Modelamiento en SLIDE

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6.1.8. ANÁLISIS SEUDO-ESTÁTICO (CON REFUERZOS) A continuación se muestran los analisis con los refuerzos en el SLIDE, con la linea de color verde intenso, para realizar nuevamente los analisis de estabilidad, considerando acelaracion sismica de 0.10g. SECCIÓN TRANSVERSAL (2.00 m)

SECCIÓN TRANSVERSAL (6.00 m)

SECCIÓN TRANSVERSAL (4.00 m)

SECCIÓN TRANSVERSAL (8.00 m)

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A. ESTABILIDAD GLOBAL DURANTE EL PROCESO CONSTRUCTIVO (CON REFUERZOS): Una vez agregados los refuerzos se realizara nuevamente el análisis por el método: BISHOP, Superficie: Circular, A continuación se muestran los resultados del Análisis global, con una aceleración sísmica de 0.10g, durante el proceso constructivo del terraplén: TERRAPLEN A 2.00 m DE CONSTRUCCIÓN

FS=1.312, (ESTABLE) >1.1

COMENTARIO: 

Según el análisis en SLIDE, considerando una aceleración de gravead de 0.10 g y con un análisis Pseudoestático, para 2.00 m de construcción del terraplén, obtenemos un resultado estable ya que el FS= 1.312 es mayor que 1.10.



Los refuerzos se dispusieron de manera que se logre su estabilidad, se colocarán 01 refuerzos en el suelo de fundación a 0.50 m del nivel del terreno natural, con una longitud de 39.00 m, esto ayudara a que el terraplén y el suelo de fundación estén estables; la tensión del refuerzo es de 80 KN/m2. INFORME DE GEOTÉCNIA Análisis de estabilidad – Modelamiento en SLIDE

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TERRAPLEN A 4.00 m DE CONSTRUCCIÓN

FS=1.244, (ESTABLE) >1.1

COMENTARIO: 

Según el análisis en SLIDE, considerando una aceleración de gravead de 0.10 g y con un análisis Pseudoestático, para 2.00 m de construcción del terraplén, obtenemos un resultado estable ya que el FS= 1.244 es mayor que 1.10.



Los refuerzos se dispusieron de manera que se logre su estabilidad, se colocarán 03 refuerzos en el suelo de fundación a 0.50 m del nivel del terreno natural, con una longitud de refuerzo de 39.00 m, esto ayudara a que el terraplén y el suelo de fundación estén estables; la tensión del refuerzo es de 200 KN/m2.

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TERRAPLEN A 6.00 m DE CONSTRUCCIÓN

FS=1.290, (ESTABLE) >1.1

COMENTARIO: 

Según el análisis en SLIDE, considerando una aceleración de gravead de 0.10 g y con un análisis Pseudoestático, para 8.00 m de construcción del terraplén, obtenemos un resultado estable ya que el FS= 1.290 es mayor que 1.10.



Los refuerzos se dispusieron de manera que se logre su estabilidad, se colocarán 04 refuerzos en el suelo de fundación a cada 0.50 m desde el nivel del terreno natural, 01 de 36 m de longitud y los otros 03 de 39.00 m de longitud, esto ayudara a que tanto el terraplén y el suelo de fundación estén estables; la tensión del refuerzo es de 200 KN/m2.

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B. ESTABILIDAD GLOBAL AL FINAL DEL PORCESO CONSTRUCTIVO(CON REFUERZOS): A continuación se muestran los resultados del Análisis global, con una aceleración sísmica de 0.10g, al final del proceso constructivo.

TERRAPLEN A 8.00 m DE CONSTRUCCIÓN

FS=1.345, (ESTABLE) >1.1

COMENTARIO: 

Según el análisis en SLIDE, considerando una aceleración de gravead de 0.10 g y con un análisis Pseudoestático, para 8.00 m de construcción del terraplén, obtenemos un resultado estable ya que el FS= 1.345 es mayor que 1.10.



Los refuerzos se dispusieron de manera que se logre su estabilidad, se colocarán refuerzos en el suelo de fundación a cada 0.50 m en el suelo reforzado, uno de 36.00 m y tres de 39.00 m de longitud y un refuerzo en el cuerpo del terraplén a 2.00 m del nivel del terreno, con una longitud de 18.00 m; la tensión del refuerzo es de 300 KN/m. INFORME DE GEOTÉCNIA Análisis de estabilidad – Modelamiento en SLIDE

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C. ESTABILIDAD GLOBAL AL FINAL DEL PORCESO CONSTRUCTIVO(CON REFUERZOS Y SOBRECARGA): A continuación se muestran los resultados del Análisis global, con una aceleración sísmica de 0.10g, al final del proceso constructivo con sobrecarga. TERRAPLEN A 8.00 m, EN SERVICIO

FS=1.239, (ESTABLE) >1.1

COMENTARIO: 

Según el análisis en SLIDE, considerando una aceleración de gravead de 0.10 g y con un análisis Pseudoestático, para 8.00 m de construcción del terraplén y una sobrecarga de 20 KN/m2 en servicio, obtenemos un resultado estable ya que el FS= 1.144 es mayor que 1.10.



Los refuerzos se dispusieron de manera que se logre su estabilidad, se colocarán refuerzos en el suelo de fundación a cada 0.50 m en el suelo reforzado, uno de 36.00 m y tres de 39.00 m de longitud y un refuerzo en el cuerpo del terraplén a 2.00 m del nivel del terreno, con una longitud de 18.00 m; la tensión del refuerzo es de 300 KN/m. INFORME DE GEOTÉCNIA Análisis de estabilidad – Modelamiento en SLIDE

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6.1.9. RESULTADOS POR ESTABILIDAD GLOBAL GLOBLAL-ANÁLISIS ESTÁTICO

Altura de terraplén(m)

ESTABILIDAD GLOBAL Nº de Tensión de F.S. refuerzo(KN/m2) refuerzos

2.00

40

1

1.710

4.00

200

3

1.796

6.00

180

4

1.687

8.00

250

5

1.639

8.00

310

5

1.611

F.S.>1.5 (cumple)

Con sobrecarga

GLOBAL-ANÁLISIS PSEUDO-ESTÁTICO

Altura de terraplén(m)

ESTABILIDAD GLOBAL Nº de Tensión de F.S. refuerzo(KN/m2) refuerzos

2.00

80

1

1.312

4.00

200

3

1.244

6.00

200

4

1.290

8.00

300

5

1.345

8.00

300

5

1.239

F.S.>1.1 (cumple)

Con sobrecarga

NOTA:  Se puede obserbar que para todos los casos cumple los con los factores de seguridad minimos requeridos, por lo tanto de porcedera a realizar el modelado final con los elementos necesarios para garantizar su estabilidad.

INFORME DE GEOTÉCNIA Análisis de estabilidad – Modelamiento en SLIDE

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6.2.

DISEÑO FINAL CON SISTEMA DE DRENAJE

6.2.1. ANÁLISIS A REALIZAR: Se realizara el diseño final considerando todos los elementos necesarios para asegurar la estabilidad a corto y largo plazo del terraplén. A. Diseño final del terraplén (SLIDE): Sección que se modelo en el Slide; se presenta los suelos blandos (SB1, SB2 y SB3), el cuerpo del terraplén, dimensión de los refuerzos de geomallas, la geometría de la sección, nivel freático y posición final de los refuerzos en la imagen siguiente:

Se pudo lograr la estabilidad del terraplén con las condiciones mostradas en la imagen, las cuales servirán para el modelado final, el cual incluirán dos alternativas de sistemas de drenaje que dará más seguridad al terraplén para poder controlar y disminuir la altura del nivel freático.

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B. Diseño final del terraplén (AUTOCAD): Se muestra la sección dibujada en el AutoCAD, la cual se modelo en el programa Slide con los datos descritos arriba y se verifico si los factores de seguridad cumplían para cada proceso durante la construcción del terraplén.

Características constructivas del terraplén Se debe cumplir lo siguiente para lograr la estabilidad del terraplén: 

Altura de terraplén: 8.00 m.



Base mayor: 36.00 m.



Base menor: 12.00 m.



Suelo blando 1: 3.00 m.



Suelo blando 2: 3.00 m.



Suelo blando 3: 4.00 m.



Refuerzo de Geomalla en suelo blando-1: 03 refuerzos de 39.00 m a 0.5 m, 01 refuerzo de 36.00 m a 0.5 m, desde el nivel del terreno natural para ambos casos.



Refuerzo de Geomalla en cuerpo de terraplén: 01 refuerzos de 18.00 m a 2.00 m desde el nivel del terreno natural. INFORME DE GEOTÉCNIA Análisis de estabilidad – Modelamiento en SLIDE

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C. Diseño de Trincheras Drenantes :  Consideraciones: La estructura de un pavimento puede perder resistencia por la presencia de agua en el interior, por flujo de ascendente o adyacente a la misma. La eliminación de esta agua puede mejorar el desempeño del pavimento a largo plazo. Soluciones modernas para pistas y trincheras drenantes de carretera. Las trincheras drenantes tradicionales a los lados de las carreteras que utilizan drenes de grava ahora pueden ser sustituido por la alternativa moderna: el geocompuesto drenante MacDrain® y MacDrain® TD. Estos geocompuestos actúan como sistemas de drenaje pre-armados, reduciendo la excavación, el volumen del material excavado y prescinden el uso de los recursos naturales, siendo más económicos y duraderos. La selección de un geocompuesto drenante MacDrain® depende de: 

Posición del dren dentro del pavimento.



Los materiales con los cuales estará en contacto.



La capacidad drenante necesaria.

Los drenes están generalmente adyacentes a la ruta donde se recoge el flujo de agua de lluvia en una zanja. Cuando el nivel freático está cerca de la superficie, una capa de drenaje horizontal bajo el pavimento puede potencialmente eliminar el agua desestabilizadora de las capas de fundación del pavimento, preservando la vida útil del mismo. Se presenta además una solución rentable y técnicamente superior. La gama de geocompuestos drenantes MacDrain® proporcionan una alternativa económica y técnicamente superior a los drenajes granulares tradicionales. El MacDrain® introduce un conducto para el flujo libre del agua para los suelos adyacentes. Se tiene una solución más óptima comparada a la trinchera drenante convencional. Los geotextiles conectados a uno o ambos lados del núcleo aseguran la filtración, separación y protección del núcleo. Ellos simplemente evitan que el núcleo drenante quede obstruido por los suelos finos. INFORME DE GEOTÉCNIA Análisis de estabilidad – Modelamiento en SLIDE

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Mediante la combinación de diferentes tipos de geotextiles con diversos tipos de materiales para el núcleo de drenaje, pudimos crear el producto más adecuado para cada aplicación específica con el fin de optimizar las necesidades técnicas y económicas. 

Son soluciones probadas de calidad que mejoran el rendimiento y reducen el impacto ambiental. Con un rendimiento probado en laboratorio y control de calidad en la producción, el geocompuesto MacDrain® puede sustituir al dren de grava, ofreciendo una instalación más rápida, desempeño drenante superior y economía en los costos de construcción. Además, la reducción de la extracción de grava y los movimientos de camiones al sitio del proyecto, reduciendo el impacto ambiental del proyecto.



Descripción de la Sección de Diseño para este caso: En el trabajo del terraplén sobre suelo blando, se puede optar por esta solución para mejorar la estabilidad del talud y resistencia del suelo. Dado que estos pozos o trincheras drenantes permiten que el agua se filtre a través de su material de drenaje (geotextil no tejido), luego por el material de filtro como la grava o gravilla y seguidamente llegue a pasar por la tubería perforada. La otra opción es el uso de geocompuestos como el MacDrain (cuya explicación se encuentra líneas arriba) el cual puede filtrar el agua fácilmente hacia la tubería perforada; estas soluciones nos permiten abatir el agua del nivel freático en un suelo blando, el cual es un problema típico cuando se trata de realizar un terraplen para una carretera o cimentar una estructura sobre este tipo de suelo.

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 Diseño en AutoCAD : En la siguiente figura, se observa la trinchera drenante, se muestra la sección de diseño hecha en AutoCAD en el cual se ha dado un bosquejo de como el N.F. disminuye y adopta cierta forma (las líneas de flujo apuntan a la tubería perforada) pasando por material de filtro. Se ubicaron dos trincheras a los lados del terraplén, a una distancia de 43.09 m.

COMENTARIO:  Se observa la trinchera drenante la cual se utilizó diseño de modo que se garantice la seguridad del terraplén. En esta se observa la tubería perforada por donde se drena el agua filtrada. El ancho de la trinchera es de 1.50m, la profundidad es de 3.0 m desde la superficie del terreno natural, las geomallas están a cada 0.50m desde el nivel de terreno natural, él nivel freático desciende de 0.5 m a 2.03 m debido a los sistemas de drenaje, la tubería perforada cuyo diámetro obedece al flujo de infiltración. El material de filtro tiene una constante de permeabilidad K el cual depende del tipo de material utilizado, el modelado se observa el sistema tradicional.

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USO DE GEO COMPUESTOS:

COMENTARIO:  Se muestra un ejemplo de como el agua se comporta en este tipo de sistemas, claramente se observa que la solución con geosintéticos es más óptimo debido a que no utiliza material gravoso y el ancho de la trinchera es menor, esto conlleva a economizar la obra, este tipo de opción se puede llevar a cabo para nuestro terraplén modelado. D. Otros sistemas de drenaje :  Las Trincheras Drenantes con Drenaje Superficial Este tipo de soluciones tiene la misma idea que la anterior, sino que además cuenta con un drenaje superficial el cual recibe las aguas de la lluvia y las escorrentías por el talud del terraplén. Dicho talud debe ser impermeabilizado para tal fin, evitando que el agua se infiltre y dañe el relleno compactado. Se puede utilizar una cuneta o una tubería de filtro enterrada. En la sección se puede observar la cama de arena que tiene un espesor de 10cm (e=0.10m), la grava o gravilla puede variar según se necesite una mayor INFORME DE GEOTÉCNIA Análisis de estabilidad – Modelamiento en SLIDE

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o menor cte. de permeabilidad k para los cálculos de la profundidad p del subdrenaje, el geotextil que envuelve el material de filtro, el relleno compactado encima del filtro y finalmente la cuneta revestida. Para la sección de la cuneta y el diámetro de la tubería perforada se debe tener en cuenta el flujo superficial y de infiltración respectivamente para luego aplicar unos cálculos hidráulicos. Este tipo de soluciones se puede dar especialmente en zonas con excesivas lluvias como en la selva. Es una forma de abatir el nivel freático alto en los suelos blandos, mejorando la resistencia del suelo y evitando los posibles estados límites de falla; quedando la sección de diseño final como se muestra en la figura anterior.  Las Mechas Drenantes. Las mechas drenantes son geocompuestos que se instalan en forma vertical por hinca en terrenos cohesivos blandos y que tienen la propiedad de filtrar las partículas de suelo, drenando el agua y consiguiendo de esta manera la aceleración de la consolidación (asentamientos) del terreno. El uso principal de las mechas drenantes es el de acelerar el proceso de consolidación para disminuir en forma significativa el tiempo de asentamientos de terraplenes sobre suelos blandos. En el proceso de consolidación mejora sus propiedades de resistencia al corte también. Se utilizan en situaciones de consolidación en la que el suelo a tratar es moderada o altamente comprensible con un coeficiente de permeabilidad bajo y totalmente saturado en su estado natural. Tales suelos son descritos típicamente como Limos, Arcillas, Limos y Arcillas orgánicas, Turba y Fangos.

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Descripción de la Sección de Diseño para este caso:

La siguiente sección de diseño muestran las mechas drenantes debajo del terraplén, estas mechas están espaciadas cada 2m y se da un proceso de consolidación a lo largo del tiempo (el cual se calcula). El agua sube por capilaridad debido a las presiones hidrostáticas que se dan por la carga del terraplén, vehicular y precarga debido a la construcción; y luego este flujo de agua llega a la capa de arena (e=0.6m) la cual se encuentra en la base del terraplén, de ahí sigue su camino hasta llegar al drenaje superficial las cuales se encuentran a los lados del terraplén, puede ser una cuneta o tubería de drenaje. Los taludes son protegidos por una capa impermeable para que el agua escurra directo al drenaje y no se infiltre al relleno compactado. La altura del terraplén es de 8 m (se muestran 4 capas de 2m que se van colocando uno a uno según el proceso constructivo), la distancia superior del terraplén es de 12m y los taludes a los lados son iguales H:1.5 y V:1.0. Esta es una forma de abatir el nivel freático, acelerar el proceso de consolidación del suelo, mejora resistencia del suelo, se puede alcanzar grandes profundidades, eleva la permeabilidad y capacidad de evacuación de agua; evitando las fallas por estados limites en rellenos sobre suelo blandos, como ruptura del suelo de fundación (asentamientos excesivos), deslizamiento lateral del suelo que compone la fundación y los desplazamientos excesivos (presencia de alguna superficie de falla debido a inestabilidad del talud por efecto de suelo blando y carga sobre el terraplén. INFORME DE GEOTÉCNIA Análisis de estabilidad – Modelamiento en SLIDE

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6.2.2. CONCLUSIONES:  En en analisis Pseudoestatico,(sin refuerzo) se pudo observar que en el proceso constructivo del terraplen, este siempre era inestable por lo que era combeniete el uso de refuerzos con geomallas.

 No se realizo el analisis estático sin refuerzo debido a que en un analisis Pseudo estatico salia inestable por los resultados obtenidos en las tablas, aun asi el terraplen a 2.00 m si podria haberse mantenido estable , mas no quellos con mayor altura.  Se pudo lograr satisfactoriamente la estabilidad del terraplen, con un analisis estatico y Pseudoestatico durante su proceso constructivo y servicio con ayuda de los refuerzos de geomallas.Todos los factores de seguridad ( F.S ) resultaron ser mayores a 1.5 y 1.1 respectivamente.

 Las fallas en el terraplen corresponde a la elevada altura que aumenta durante su proceso constructivo y a la poca resistencia de los materiales y al suelo de fundacion que es tel tipo blando.

 Se debe diseñar sistemas de drenaje en el terraplen para lograr garantizar su estabilidad, el sistema de drenaje, de trincheras ayuda y cumple con su proposito, pero para mejorar su eficiencia se suguiere usar trincheras drenantes con geocompuestos.

 El uso de geocompuestos, en el sistema de trincheras resulta ser mas eficientes que los tradicionales, ya que el agua puede filtrar con mayor velocidad en este tipo de material.

 Se pudo lograr la estabilidad del terraplen en suelo blando, con el uso de geomallas, ya que estos reparten uniformemente las sobrecargar que se producen en el suelo. INFORME DE GEOTÉCNIA Análisis de estabilidad – Modelamiento en SLIDE

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ANÁLISIS-PROGRAMA SLIDE “PRESA DE TIERRA”

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6.2.3. RESULTADOS CON EL PROGRAMA MACSTARS: A continuación e muestran un resumen de los resultados obtenidos con el programa MACSTARS: ANÁLISIS ESTÁTICO

CORTE 33+075 33+070 33+065 33+080

ESTABILIDAD GLOBAL F.S. 1.505 F.S.>1.5 1.568 1.782 1.617 cumple

CORTE 33+075 33+070 33+065 33+080

CORTE

ESTABILIDAD INTERNA F.S.

33+075

1.764

33+070

1.532

33+065

2.168

33+080

1.634

F.S.>1.5

cumple

ESTABILIDA COMO MURO FS FSde Fsvo FSpf NC NC NC 2.812 7.68 4.438 3.766 12.034 4.875 3.272 10.939 3.938 F.S.>2 F.S.>1.5 cumple cumple

ANÁLISIS PSEUDO-ESTÁTICO

CORTE 33+075 33+070 33+065 33+080

ESTABILIDAD GLOBAL F.S. 1.203 F.S.>1.5 1.266 1.301 1.219 cumple

CORTE 33+075 33+070 33+065 33+080

CORTE 33+075 33+070 33+065 33+080

ESTABILIDAD INTERNA F.S. 1.36 F.S.>1.2 1.211 1.697 1.322 cumple

ESTABILIDA COMO MURO FS FSde Fsvo FSpf NC NC NC 1.347 9.797 4.188 1.595 15.113 4.750 1.43 17.552 6.600 F.S.>1.2 F.S.>1.5 cumple cumple

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6.2.4. CONCLUSIONES:  Resumen para un analisis GLOBAL-PSEUDOESTÁTICO:  Se puede observar que todas las secciones transvesales de la carreterera no cumplen, lo cual indica que los diseños propuestos no son estables , por lo tanto requiere de modificaciones tanto en el refuerzo o del corte del relieve para poder llegar a la estabilidad.  Debido a que a un analisis global no cumple, no se porcederá a realizar los analisis siiguientes, como ESTABILIDAD INTERNA y ANALISIS COMO MURO ya que hay mayor posibilidad de que los F.S sean menores a los requeridos, mucho menos un analisis PSEUDO-ESTÁTICO, sin realizar las modificaciones pertinentes.  Las posibles fallas corresponde a la elevada altura de los muros,a la poca profundidad que penetran los refuerzos o a la baja resistencia del relleno.  Se pordrian hacer algunas modificaciones en los parámetros del RELLENO COMPACTADO a fin de asegurar un poco más su estabilidad, como es el de la COHESIÓN y ÁNGULO DE FRICCIÓN INTERNA.  Se pordrian hacer algunas modificaciones en los parámetros del RELLENO COMPACTADO a fin de asegurar un poco mas su estabilidad, como es el de la COHESIÓN y ÁNGULO DE FRICCIÓN INTERNA.  La sección (33 + 065), con respecto a su estabilidad podemos decir que esta en los limites por la tanto las modificaciones en el refuerzo o corte de relieve serán mínimas.

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