EVALUACIÓN DEL FACTOR DE SEGURIDAD EN TALUDES DE TERRAPLENES CARRETEROS ALTOS ANTE CARGA SÍSMICA
DOI:
https://doi.org/10.18867/ris.103.489Palabras clave:
factor de seguridad, estabilidad de taludes, terraplenes altosResumen
Cuando se construye un terraplén carretero, una de las variables analizadas en el diseño es la obtención del factor de seguridad para determinar la estabilidad y seguridad de los taludes. Este diseño se realiza haciendo uso de un análisis estático y, en casos más específicos y aislados haciendo un análisis sísmico. En el presente trabajo se realiza un estudio del comportamiento del factor de seguridad en taludes de terraplenes carreteros altos frente a la solicitación sísmica. Para llevar a cabo el presente estudio se realizó un diseño de experimento 32. En el diseño de experimento se varió la altura del terraplén en tres niveles y el nivel de sismicidad, construyendo acelerogramas a partir de los espectros de diseño considerando los parámetros de la sección 3.1 del Manual de diseño de obras civiles de la comisión federal de electricidad de México. En la obtención de los resultados se empleó el método de los elementos finitos (MEF) y el método de Newmark. Como herramienta computacional se empleó el software especializado Geo-Studio con el sub-módulo para el análisis dinámico QUAKE/W, y el sub-módulo para el análisis de estabilidad SLOPE/W. Los resultados obtenidos muestran la necesidad de revisar estas obras frente al sismo sobre todo en zonas de sismicidad alta cuando su altura supere los 12 m.
Descargas
Citas
AASHTO-LRFD (2014). American association of state highway and transportation officials - Load and Resistance Factor Desing. En: SPECIFICATIONS, B. D. (ed.). Washington.
AASHTO (2016). Road standard. Section 207. Embankment.
Ábalo, M A (1986). Características de los suelos. En: ISPJAE (ed.). Ciudad de la Habana.
Abramson, L W, T S Lee, S Sharma y G M Boyce (2002), Slope stability and stabilization methods. J.Wiley & Sons.
Alva, J E e M Infantes (2001), Diseño sísmico de presas de tierra y enrocado. En: Desastres, C. P. J. D. I. S. Y. M. D. (ed.) Curso Actualización profesional de dinámica de suelos. Lima, Perú.
Álvarez, M, J E Martínez y L Álvarez (2015), "Simulación físico-numérica para evaluar el comportamiento sismo resistente en presas de tierra". Memorias del XII Congreso Cubano de Informática y Geociencias (GEOINFO). Modelación matemática y Software aplicados a la Explotación Minera,
Bishop, C S, D W Armour y T C Hopkins (1986), "Design of highway embankments on unstable natural slopes". Research Report UKTRP-86-22. University of Kentucky.
Botero, E y M P Romo (2006), "Modelo bidimensional no lineal para el análisis del comportamiento dinámico de estructuras térreas". Revista de Ingeniería Sísmica, 1-32, DOI: 10.18867/RIS.74.68
CE-020 (2012), Estabilización de suelos y taludes. Ministerio de Vivienda, Contrucción y Saneamiento de Perú. Lima.
Clemente, A (2010), "Ley de atenuación de aceleración (PGA) y escalamiento de forma espectral sísmica para Querétaro, deducidos por análisis de trayectoria: Aplicada a Guerrero-Querétaro". Tesis de Maestría, Centro Universitario Querétaro, Qro.
Cuanalo, O A, A O Oliva y R Gallardo (2011), "Inestabilidad de laderas. Influencia de la actividad humana". Elementos, 84, 39-46
Christopher, M F, P Shahram y A Arzhang (2007), "Probabilistic performance-based optimal design of steel moment-resisting frames. I: Formulation". Journal of structural engineering (ASCE), Vol. 133, Issue 6, DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9445(2007)133:6(757)
DM-7.01 (1986), Soil Mechanics. Design Manual 7.01. En: COMMAND, N. F. E. (ed.).
DM-7.02 (1987), Foundations & Earth Structures. En: TRANSMITTAL, N. F. E. C. P. (ed.). Alexandria,Virginia.
Fellenius, W (1936), "Calculation of The Stability of Earth Dams", Second Congress on Large Dams. Washington D.C.
FHWA-NHI-11-032 (2011), Federal highway administration. LRFD Seismic analysis and design of transportation geotechnical features and structural foundations. Washington.
Franke, G (2010), "Efectos del sismo del 27 de febrero en presas de la región Comahue". VI Congreso argentino de presas y aprovechamientos hidroeléctricos,
Gallego, G, J C Leal, E Rojas y R S Mora (2012), "Efecto de la succión en la estabilidad de un talud de arena limosa". Ingeniería Investigación y Tecnología, XIII, 271-281
Gazetas G, I Anastasopoulos y E Garini (2014), "Geotechnical design with apparent seismic safety factors well-bellow 1". Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 57, 37-45. DOI: 10.1016/j.soildyn.2013.10.002
GELFI, P. (2012), SIMQKE_GR. Versión-2.7 ed. Italia: University-of-Brescia.
GEO-SLOPE (2008), Dynamic Modeling with QUAKE/W 2007. Calgary, Alberta, Canada.
GEO-SLOPE (2012), Stability Modeling with SLOPE/W 2012. Calgary, Alberta, Canadá.
González M A, M M Lavista, L A González y A A Hernández (2018), "Análisis tenso-deformacional no lineal dinámico de estructuras de tierra". Revista Cubana de Ingeniería, 9, 49-59
Hernández, F (2012), "Asentamientos permanentes por sismo en presas de tierra y enrocamiento". Ponencia. Repositorio Digital Institucional del Instituto Politécnico Nacional. https://www.repositoriodigital.ipn.mx/handle/123456789/5601
Ishibashi I y X Zhang (1993), "Unified dynamic shear moduli and damping ratios of sand and clay". Soils and foundations, 33, 182-191. DOI: 10.3208/sandf1972.33.182
Janbú N (1996), Slope stability evaluations in engineering practice. ISL, Trondheim.
Malley J O (1998), SAC Steel Project: Summary of phase 1 testing investigation results. Engineering Structures, 20, 300-309. DOI: 10.1016/S0141-0296(97)00033-3
MDOC (2008), Manual de diseño de obras civiles. Diseño por sismo. En: Electricidad, C.-F. D. (ed.). México.
Mesa, M (2017), "Empleo de la modelación para el diseño de terraplenes altos de carretera". Tesis presentada en opción al grado científico de doctora en ciencias técnicas, Universidad Central "Marta Abreu" de las Villas.
Mesa, M y J Álvarez (2011), "Calibración numérica de un problema de ingeniería vial". Revista de la Construcción, 10 3, 52 - 63. DOI: 10.4067/S0718-915X2011000300006
Mesa, M, J Álvarez, E Tejeda y C Recarey (2016), "Determination of the domain dimensions in embankment numerical modeling". DYNA 83 44-48. DOI: 10.15446/dyna.v83n198.49211
Mesa, M y P Guada (2013), Métodos empírico–mecanisista empleados para el cálculo del factor de seguridad en la estabilidad de taludes. Monografía. La Habana.
Mesa, M, F Lamas y E Tejeda (2014), "Estudio geotécnico y experimental de suelos para terraplenes". Memorias de la 17 Convención Científica de Ingeniería y Arquitectura,
Morgenstern N R y V E Price (1965), The analysis of the stability of general slip surfaces, Geotechnique, March. DOI: 10.1680/geot.1965.15.1.79
NC-856:2011 (2011), Carretras - Protección de taludes - Requisitos de diseño. 1 Edición,
Oñate, E (2009), Cálculo de estructuras por el método de elementos finitos, Barcelona, España, CIMNE.
Ortiz, W F (2014), "Estudio de estabilidad de los taludes de las presas del proyecto Pacalori, teniendo en cuenta la acción sísmica". Tesis de pregrado. Universidad de Cuenca. http://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/20906
Ruesta, P F, J Díaz y J E Alva (2006), "El coeficiente sismico en el diseño de presas de tierra y de enrocado". http://www.jorgealvahurtado.com/files/redacis31_a.pdf
SAC (1999), The SAC Joint Venture [Online]. SAC Steel Project | 201 Redwood Shores Parkway, Suite 240 |Redwood City, California 94065 | (650) 595-1542. Disponible en: http://www.sacsteel.org/design/index.html
Sepúlveda, A (2011), "Comportamiento sísmico de taludes de roca. Aplicación del método de Newmark". Tesis (Master), Universidad politécnica de Madrid.
Simancas, O (1999), "Capacidad de carga de cimentaciones superficiales". Tesis doctoral, Universidad de Oviedo.
Spencer, E A (1967), "A method of analysis of the stability if embanknents assuming paralled inter-slice forces", Geotechnique. DOI: 10.1680/geot.1967.17.1.11
Suárez, J (2008), Comportamiento sísmico de los taludes. En: Suárez, J Deslizamientos: Tomo I: Análisis geotécnico. Capítulo 7. https://www.erosion.com.co/deslizamientos-tomo-i-analisis-geotecnico.html
Talukdar, P, R Bora y A Dey (2016), "Stability analysis of ash dykes in static, pseudostatic and seismic conditions". 1st International Conference on Civil Engineering for Sustainable Development Opportunities and Challenges (CESDOC) at: Guwahati, India
Torres, J A (1986), La estructura de la explanación. En: Matamoros, L. J. L. L. (ed.) Diseño y Construcción de Explanaciones. La Habana, Cuba: Avenida del Boque.
Zenghui,Z, W Weiming y Y Jixing (2014), "Quantitative analysis of parameters’ influence on the stability of coal roadway clamped by upper and lower soft rock with extra thickness". International Journal of Modeling, Simulation, and Scientific Computing, 5, 15. DOI: 10.1142/S1793962313500232
Zienkiewicz, O C y R L Taylor (2002), Tensión y deformaciones planas. En: El método de los elementos finitos. 4 ed. Barcelona, España: CIMNE. Norte, M. J. (ed.)
