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El proceso de calculo del factor de seguridad de una represa, incluyendo mejoras mediante geomallas y correccion de calidad del material. Se detalla el trazado de la superficie de falla, calculo de presion de poros, pesos de las dovelas y factores de seguridad. Se propone la solucion de impermeabilizacion total de la represa y el uso de geomallas GUX37.
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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Taller geomallas
Yinni Alexandra Zamora Tolosa
Código: 2017031084
Pablo Andrés Lagos Álvarez
Código: 201 5032031
Leidy Carolina López Castillo
Código: 2017031084
Facultad de ingeniería civil, Fundación Universitaria del Trópico Americano
Geotecnia Aplicada
Ing. Héctor Fabio Urrea
ondulaciones. Actúa como filtro, es decir, deja pasar el agua pero no los finos de la capa
superficial del suelo, evitando, de esta forma, el lavado de finos dificultando la acción de la
erosión y, por otro lado potencia la formación de una cubierta vegetal.
Una vez estudiado el talud, definidos los niveles de amenaza y riesgo, el mecanismo de falla y
analizados los factores de equilibrio, se puede pasar al objetivo final que es el diseño del sistema
de prevención control o estabilización.
Objetivos
Objetivo general
manera cumplir con el factor de Seguridad (Fs) deseado.
Objetivo especifico
geomallas
método de Jambú
totalidad
Ejercicio propuesto
Calcular la estabilidad de la represa mostrada, con un nivel de amenaza de 2.20:
Fig.1 Ejercicio propuesto.
Determinar por el método de Jambú:
campo
a. Establecer proceso de calculo
base: Para ubicar el eje x: El eje x se ubica en la parte superior de la gráfica, trazando
una línea horizontal y esta línea se ubica a una altura del nivel cero de 2.0 H es decir:
ser divida en 3 partes y en el primer tercio se proyecta a trazar una recta con altura
2H= 12.2 m
Para definir el radio de giro del círculo de falla se tuvo en cuenta el cálculo de
estabilidad interna igual a 2.0 H:
Fig.3 Trazado de la superficie de falla.
Se trazaron 6 dovelas a fin de acotar altura media de cada una, medida horizontal de
cada dovela, longitudes de arco en cada material (li) y ángulo con respecto a la
horizontal. Como se evidencia en la fig.4 y tabla 1.
Tabla 1. Medidas de cada dovela
N° Dovela Ancho de la
dovela
Altura de la
dovela
Longitud
de arco.
Ángulos
α
1
2.299 m 1.748 m 3.329 m 47 °
2
2.299 m 4.269 m 2.720 m 32 °
3
2.299 m 4.505 m 2.457 m 19 °
4
2.299 m 3.650 m 2.326 m 9 °
Fig. 5 Trazado de línea piezométrica.
Tabla 2. Medidas de la altura de agua
Teniendo en cuenta la información mostrada en la tabla 1 y 2, se organiza una tabla
donde se calcula la presión de poros utilizando la ec.1 como se muestra a
continuación.
𝑈 = γw ∗ hw ec.
3
2
Tabla 3. Tabla Excel para organización de valores obtenidos
Con la información determinada en la tabla 4 , se procede a calcular las fuerzas
inestabilizantes de cada dovela. Utilizando la ec.3 se calcula N1 para la primera dovela y ec.
para hallar N2:
𝑁1 = w ∗ sen ∝ ec. 3
𝑁 1 = 77. 158 ∗ sen ( 47 )
𝑁2 = (w ∗ cos ∝ −u ∗ li) ∗ tanΦ + c ∗ li ec.
𝑁 2 = ( 77. 165 𝐾𝑁 ∗ cos( 47 ) − 3. 237
2
) ∗ tan( 20 ) + 10 ∗ 3. 329 𝑚
Ahora bien, el proceso anterior se repite en cada dovela y se obtiene la siguiente tabla 4:
Tabla 5. Cálculo de las fuerzas estabilizantes e inestabilizantes de cada dovela.
Seguidamente con las sumatorias de N1 Y N2 respectivamente, se procede a calcular el
factor de seguridad correspondiente utilizando la ecuación 5
𝐹𝑠 = ∑𝑁 2 / ∑𝑁 1 ec.
Obtenido el valor del factor de seguridad igual a 1.315, se observa que no cumple con el
valor requerido del nivel de amenaza igual 2.20; lo que nos lleva a buscar una solución más
acorde con las condiciones dadas, como se ha dicho antes los cálculos demuestran que el talud es
estable pero inseguro. Una solución viable es impermeabilizar la represa, puesto que el agua
disminuye los esfuerzos totales y al no existir nivel freático es posible que aumente el factor de
seguridad a lo requerido. A continuación, se verificará si esta solución es acorde con los
requisitos.
Mejoración de la estabilidad mediante corrección de la calidad del material
Para determinar si la opción de cambiar el material cumple con los requisitos, es
necesario cambiar los valores de cohesión ubicados en la columna 5 y los valores del ángulo de
fricción ubicado en la columna 6.
Tabla 7. Mejoración de la estabilidad cambiendo el material
Al momento de escoger la mejor opción para el mejoramiento de la cohesión es necesario
hacer un análisis económico entre las dos opciones más adecuadas, bajo las condiciones de la
represa. Estas opciones son: la emulsión asfáltica, los polímeros, la arcilla, la encimas, el
cemento. Etc.
La corrección pertinente a utilizar para la mejora de la cohesión, es cambiar el material
con arcilla, puesto que la cohesión de las arcillas se encuentran estar entre 20° y 25° lo que
incurriría a subir la cohesión del material de la represa de 10° a 2 5 °, además de aumentar el
ángulo de fricción de 20° a 2 1 ° de esta manera el factor de seguridad cumple aplicando esta
solución. Por otro lado, es necesario determinar otra opción viable para luego compararlas y
escoger la más viable, esta solución seria aplicar refuerzos con geomallas como se muestra a
continuación.
Mejore la estabilidad de la presa usando geomallas, indique su ubicación en el plano
a. Establecer proceso de cálculo: se procede a realizar un recubrimiento con geomalla
GUX3 7 la cual cuenta con una capacidad de carga de 36.3.21kN/m. como se muestra
a continuación.
Tabla 8. Refuerzo con geomalla GUX3 7.
Una vez empleada la geomalla en las dovelas 1, 2, 3, y 4 que ocasionan un aumento
en las fuerzas estabilizantes y a su vez aumentando el factor de seguridad, teniendo en
cuenta que el nivel de amenaza requerido es de 2.20, pero al mayorarlo por 1.1 da
2.42 esto con el fin de que los cálculos sean más confiables. Ahora bien, la solución
con geomallas cumple con el factor de seguridad requerido como se muestra a
continuación.
Conclusiones y recomendaciones
mediante la aplicación de geomallas y el cambio del material, puesto que los
factores de seguridad arrojados por los cálculos indican que el talud es estable y
seguro.
estable pero inseguro, por ende se buscaron opciones que cumpliesen con los
requisitos propuestos.
en el factor de seguridad a 1.55, pero aún seguía siendo inseguro por lo que se
optó por encontrar otras soluciones que cumplieran con los requisitos
establecidos.
empleando un recubrimiento en geomalla GUX3 7 y es la solución más eficiente
para evitar problemas causados por la erosión.
el aumento en los cortes que a su vez aumenta la erosión y problemas referentes a
la invasión de predios.
represa perdiera su capacidad.
