SALIDA TÉCNICA, ESTABILIDAD DE TALUDES
Introducción
El moderno
desarrollo de las actuales vías de comunicación, tales como canales, caminos y
ferrocarriles, así como el impulso de la construcción de presas de tierra, y
el desenvolvimiento de obras de
protección contra la acción de ríos han puesto al diseño y construcción de
taludes en un plano de importancia ingenieril de primer orden tanto por el
aspecto de inversión, como por las consecuencias derivadas de su falla, los
taludes constituyen hoy una de las estructuras ingenieriles que exigen mayor
cuidado por parte del proyectista, con la expansión de los canales del
ferrocarril y de las carretas, provocaron los primeros intentos para realizar
un estudio racional en este campo, pero no fue sino hasta el advenimiento de la
mecánica de suelos cuando fue posible aplicar al diseño de taludes normas y
criterios.
Estas normas y
criterios apuntan directamente a la durabilidad del talud, eso es a su estabilidad
a lo largo del tiempo.
MARCO TEÓRICO
Talud:
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 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.
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
denomina cortes o taludes artificiales, según sea la génesis de su formación;
en el corte se realiza una excavación en una formación terrea natural, en tanto
que los taludes artificiales son los lados inclinados de los terraplenes.
En ciertos
trabajos de la ingeniería civil es necesario utilizar el suelo en forma de
talud como parte de la obra. Tal es el caso de terraplenes en caminos viales,
en presas de tierra canales, etc.: donde se requiere estudiar la estabilidad
del talud, en ciertos casos la estabilidad juega un papel muy importante en la
obra, condicionando la existencia de la misma como puede verse en presas de
tierra, donde un mal cálculo puede hacer fracasar la obra.
El resultado
del deslizamiento de un talud puede ser a menudo catastrófico.
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
cual 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 de problema y la razón del estudio.
Probablemente
muchas de las dificultades asociadas en la actualidad a los problemas de
estabilidad de taludes radican en que se involucra en tal denominación a
demasiados temas diferentes, a veces radicalmente distintos, de manera que el
estudio directo del problema sin diferenciar en forma clara tales variantes
tiende a conducir a cierta confusión. Es indudable que en lo anterior está
contenida la afirmación de que los taludes son estructuras muy complejas que
prestan muchos puntos de vista dignos de estudios y a través de los cuales la naturaleza
se manifiesta de formas diversas. Esto hará que su estudio sea siempre
complicado, pero parece cierto también, que una aparte de las dificultades presentes
se deben a una falta de correcto deslinde de las diferentes variantes con que
el problema de estabilidad se puede presentar y se debe afrontar.
foto 3 http://civilgeeks.com/2011/12/01/estabilidad-de-taludes/
Deslizamiento:
Se denomina deslizamiento
a la rotura y al desplazamiento del suelo situado debajo de un talud, que
origina un movimiento hacia abajo y hacia afuera de toda la masa que participa
del mismo.
Los
deslizamientos pueden producirse de distintas maneras, es decir en forma lenta
o rápida, con o sin provocación aparente. Generalmente se producen como consecuencia
de excavaciones o socavaciones en el pie del talud. Sin embargo existen otros
casos donde la falla se produce por desintegración gradual de la estructura del
suelo, aumento de las presiones intersticiales debido a filtraciones de agua.
Los tipos de
fallas más comunes en taludes son:
·
Deslizamiento superficiales
·
Movimiento del cuerpo del talud
·
Flujos
EL PROBLEMA DE LA ESTABILIDAD DE TALUDES
El problema de estabilidad
de taludes puede ser abordado desde distintos aspectos. Cuando se habla de
estabilidad, se trata de encontrar la altura crítica del talud o la carga de
colapso aplicada sobre una porción del talud, para una geometría y características
de suelo dados. Evaluar la estabilidad de un talud implica un estudio en el
cual se debe, entre otros eventos: caracterizar la resistencia del suelo,
establecer el perfil del talud así como las condiciones de filtración y agua
subterránea, seleccionar una superficie de deslizamiento o falla y calcular su
factor de seguridad, finalmente, a partir de este factor de seguridad (el cual
se elige en base al destino del talud) se deberá determinar la superficie de
falla crítica. Más allá del problema de la modelación material del suelo, está
presente el problema del estudio de los criterios de evaluación de sistemas
estructurales. En este sentido es necesario, una vez calibrados y verificado la
capacidad predictiva de los modelos computacionales desarrollados, llevar a
cabo análisis computarizados de sistemas estructurales que involucren
complejidades relevantes, frente a acciones estáticas y dinámicas a fin de
contribuir al avance del conocimiento en lo referente a la formulación de
criterios de diseño más eficientes y realistas. Dentro de este marco, se
estudió el comportamiento de suelos cohesivo-friccionales con distintos niveles
de humedad y condiciones de borde. Los trabajos incluyen la extensión de las
formulaciones de elementos finitos utilizadas en programas ya desarrollados,
para tener en cuenta variaciones de la succión durante procesos de carga y
deformaciones progresivas. La consolidación de suelos parcialmente saturados y
el transporte de poluentes son temas abordados por el grupo de trabajo del departamento
de Mecánica Aplicada de la Facultad de Ingeniería de la UNNE (Di Rado et al.,
1998; Beneyto et al., 2005). El problema de la consolidación no será tratado
durante este trabajo como un objetivo en sí, pero será necesaria su
implementación para el conocimiento de las tensiones efectivas en la masa de
suelo, necesarias para probar la eficiencia y eficacia del modelo de suelo
descripto. Los métodos para evaluar cuantitativamente la estabilidad de los
taludes son diversos. Los llamados de equilibrio límite están basados en el
método de las dovelas, en el cual la masa de suelo se divide en porciones o
dovelas. Se asume condiciones de equilibrio estático para una superficie de
deslizamiento supuesta y se busca la superficie de deslizamiento crítica para la
cual el factor de seguridad es mínimo. La diferencia entre los distintos
métodos de equilibrio límite radica en las simplificaciones para reducir la
indeterminación de las fuerzas entre las dovelas. Es así como surgen métodos
para suelos granulares y métodos para suelos cohesivos, aquellos que utilizan
una superficie de falla circular: el de las dovelas, Fellenius (1936) y Bishop
(1955) y fallas no circulares: Janbu et al. (1956), del talud infinito, y los
métodos que utilizan tablas.
Protección
de taludes
Mallas de triple torsión para la protección
de taludes:
Las mallas de triple
torsión cubren la totalidad de la superficie de un talud que pueda
presentar desprendimientos, impidiendo la salida de cualquier fragmento rocoso
al exterior. La malla se sujeta en la coronación del terraplén mediante correas
de anclaje, lastrándose en el pie del mismo con barras de acero o gaviones.
Además, se recomienda disponer puntos de anclaje cada 2 o 3 m a lo largo del
talud para ajustar la malla al terreno, aunque no excesivamente para evitar
bolsas de acumulación de fragmentos. El material desprendido se queda atrapado
o acumulado en el pie del talud, en un espacio previsto para ello.
Estos son varios vídeos
donde se ven los trabajos de colocación de este tipo de protección de taludes
Hormigón Proyectado;
Gunitado
La
técnica del gunitado, también
conocida como hormigón proyectado, es un sistema constructivo
consistente en proyectar con un “cañón”, o manguera a alta presión, hormigón o
mortero pudiendo construir sobre cualquier tipo de superficie, inclusive la
tierra, con el objetivo de conseguir un muro continuo, con mayor resistencia y
menor espesor, para soportar y contener la presión ejercida por el terreno, con
cualquier tipo de pendiente, ofreciendo una impermeabilización óptima gracias a
la baja porosidad. Una de las grandes ventajas respecto al hormigón tradicional
es que no precisa compactación, por lo que se puede adaptar a superficies de
todo tipo y geometría. La velocidad de impacto es la que compacta
inmediatamente el material. El hormigón proyectado es actualmente un elemento
indispensable en los procedimientos de sostenimiento y revestimiento
estructural de túneles y taludes.
Este
hormigón se llamó originalmente “Gunite” o Gunita,
cuando Carl Akeley diseñó
un duplicado de pistola de cemento de cámaras en 1910. Su aparato neumático
aplicó una mezcla de cemento-arena a gran velocidad a la superficie prevista.
Podemos
distinguir tres procesos distintos de gunitado: mezcla seca, mezcla húmeda y
mezcla semi-húmeda. En el proceso de mezcla seca, introduce y se mezcla el agua
necesaria en la boquilla de aplicación, que el material seco de cemento
(cenizas, escorias, humo de sílice, etc) y los agregados son entregados a
través de la pistola. El proceso de mezcla húmeda utiliza hormigón entregado a
la tarea que esté bien mezclada con exclusión de los aceleradores necesarios.
Los ingredientes son generalmente entregados en camiones
mezcladoras de hormigón listos, como se
hace con el hormigón normal.
Este
es un video de la instalación del hormigón
Bibliografía
INFORMACIÓN RECOPILADA DURANTE LA SALIDA
La salida se realizó a lo largo de la vía Bogotá -Tunja, región conocida como Altiplano Cundiboyacense, cuya Geología se caracteriza por la complejidad de materiales y una gran cantidad de pliegues y fallas locales que componen la Cordillera oriental colombiana.
Primera parada:
Sitio: Km 12 vía Bogotá Briceño.
Objetivo: Diferenciar entre capas y fracturas y medir la dirección de una fractura o familia de fracturas.
Registro fotográfico:
Mediciones realizadas:
Punto 1: Dirección = N70E, Buzamiento = 20
Punto 2: Familia de fracturas (areniscas con cuarzo):
Dirección = S15E, Buzamiento = 74
Dirección = N20E, Buzamiento = 72
Dirección = N20E, Buzamiento = 83
Segunda parada:
Sitio: Cantera abandonada (Tocancipá)
Registro fotográfico:
Punto 1: Dirección = N72E, Buzamiento = 11
Punto 2: Dirección = N58E, Buzamiento = 9
Punto 3: Dirección = N69, Buzamiento = 3
Se evidencia aumento de fracturas en la parte inferior, lo cual indica cambio litológico
Tercera parada:
Sitio: Talud (Deslizamiento)
Altura del talud = 15 m
Base del talud = 15.3 m
Escarpe = 1 m.
Tipo de suelo: arcilloso
Vegetación: pasto, arbustiva
Mediciones realizadas:
Punto 1: Dirección = N35W, Buzamiento = 47
Punto 2: Dirección = N40E, Buzamiento = 70
Punto 3 (cuña del talud): Dirección = N36W, Buzamiento = 41
Cuarta parada:
Sitio: Talud adelante de la Represa el Sisga
Escarpe = 1 m.
Tipo de roca: areniscas y calizas, presencia de paleodeslizamientos ( deslizamientos más antiguos).
Registro fotográfico:
Mediciones realizadas:
Punto 1: Dirección = S55E, Buzamiento = 38
Punto 2: Dirección = S15E, Buzamiento = 68
Punto 3: Dirección = S53E, Buzamiento = 75
Punto 3: Dirección = S70W, Buzamiento = 53
Quinta parada:
Sitio: Talud de calizas (Vía Tunja Arcabuco)
Tipo de roca: calizas, presencia de fracturas perpendiculares a las capas.
Registro fotográfico:
Mediciones realizadas:
Punto 1: Dirección = N70E, Inclinación = 11
EDITADO POR:
Johan Ricaurte
Orlan Puentes
Úver Camilo Forero
Rigoberto Moreno Bernal
Úver Camilo Forero
Rigoberto Moreno Bernal
