Pantalla inicial-Información inicial

 El programa Fsuelorocanodinamico permite estimar el factor de seguridad al deslizamiento aplicando algunos Métodos de equilibrio límite (MEL), a  taludes  en suelos y en  roca, así como análisis de presas de tierra (OJO: EL ANÁLISIS POR (MEL) NO COMPRENDE LO CORRESPÒNDIENTE A TÚNELES). En los análisis por (MEL) se aplican los siguientes métodos:

Para  suelos:

Bishop, Janbu, Fellenius y Dov Leshchinsky and Ching - Chuan Huang

Para Rocas:

Dov Leshchinsky - Ching and Hoek - Brow y Janbu para rocas usando parámetros instantáneos.

A continuación se presenta la pantalla inicial (pantalla 1), con una serie de notas para que el usuario comience con confianza a manejar el programa.  Por  favor lea cuidadosamente cada nota escrita, cada línea y de esta manera el programa no le presentará ninguna dificultad.

En esta pantalla aparece una primera línea que dice: (Nuevo proyecto)_ FSuelorocanodinamico. La descripción contenida entre paréntesis (Nuevo proyecto) será remplazada por el nombre que se le dará a un archivo que crea el programa cuando el usuario le indique que guarde la información. La frase "FSuelorocanodinamico" no cambia y simplemente recuerda al usuario que el programa estima el factor de seguridad al deslizamiento de taludes en suelos o roca, sin análisis dinámico.

Luego aparece un recuadro, donde el usuario puede describir el proyecto o trabajo que va a realizar: Por ejemplo el sector donde se ubica el talud, o  la Presa, geometría generalizada del problema e información litológica (tipo de materiales que conforman los estratos). También se puede  indicar el objetivo del estudio, a quien está dirigido,  etc. No use comillas en la descripción para evitar errores en la lectura de los archivos.

En pantalla 1, se observa  que dice: Coordenadas del talud (también puede ser las coordenadas de la superficie de una Presa),  con dos cajas de texto  que las anteceden las letras "x(m)" y "y(m)". Estos recuadros pequeños permiten dar las coordenadas que definen la geometría del talud, y luego con la ayuda de los botones: Agregar, Modificar y Borrar, los valores dados en estas cajas de texto aparecerán en el recuadro grande (ListaCoordenadas), donde el usuario los puede marcar y modificar en las mismas cajas texto pequeñas ó borrar si desea.  Debe indicarse que a través de estas dos cajas de texto, también se dan al programa las coordenadas de la superficie potencial de falla (SPF), las coordenadas del nivel freático y las coordenadas de los estratos que conforman la litología del talud. Más adelante se comenta con más detalle lo referente al menú coordenadas.

La pantalla 2,  muestra el menú correspondiente a la columna “Archivo”, donde  se selecciona: Llave para dar acceso al programa, Nuevo para crear proyecto, Abrir, Guardar, Guardar como. Todas estas opciones son bien conocidas por cualquier usuario. Sin embargo, se recomienda que a medida que avance en  dar la información al programa,  ésta sea guardada con nombres diferentes (ejemplo TaludSanPedro1, TaludSanPedro2). Esto también es recomendable, después de hacer cálculos. Esto evitará cualquier error al abrir el archivo posteriormente. También en el menú de “Archivo” contiene lo referente a: "Información del Proyecto",  "Parámetros de cálculos iniciales",  "Cambio de parámetros de resistencia", "Presentación de cálculo de esfuerzos" y "Calcular factor de seguridad".  La información del proyecto es  para indicar quien se responsabiliza del proyecto y ubicación del estudio (pantalla 3).  Los parámetros de cálculo iniciales  se comentan en  la pantalla 4 y son requeridos en los métodos de análisis. La opción "Cambio de parámetros de resistencia" permitirá modificar algunos parámetros del análisis. La selección de la  "Presentación de cálculo de esfuerzos" permitirá ver resultados del análisis. La opción de  "Calcular factor de seguridad", la cual se comenta  en el TOPICO 2, se exponen los métodos de equilibrio límite aplicados en el análisis. Lo referente a los resultados del factor de seguridad (pantalla 2), se comenta en El TOPICO4.  El menú "Archivo", también tiene la opción para "Imprimir" resultados del análisis y la opción "Salir" luego de guardar la información.

\par

Respecto a la pantalla 2, debemos indicar lo siguiente:

En la opción "Calcular factor de seguridad", el usuario puede seleccionar el método de cálculo, a través del cual se va a estimar el Factor de seguridad al deslizamiento del talud. Este método seleccionado, debe corresponderse con el método indicado previamente en la pantalla 4 indicada más adelante  (Parámetros de cálculo iniciales). Se aprecia en esta opción de cálculo (pantalla 2), las siguientes posibilidades de selección de cálculo:

a) a) Para Talud conformado por Suelo: Se pueden seleccionar 4 métodos de cálculo (Dov Leshchinsky and Ching - Chuan Huang, Bishop, Fellenius y Janbu).

b) Para Talud conformado en Roca: Se puede seleccionar 1 método de cálculo (Dov Leshchinsky and Ching - Chuan Huang) o Janbu para rocas.

c) Para Talud conformado en Suelo ó Roca (Parámetros instantáneos c, fi): Una vez que se tenga en la pantalla 4 (presentada más adelante) la opción 1, 2 ó 3, referente a parámetros instantáneos y se halla hecho el cálculo previamente por los métodos mencionados en el caso "a" ó "b", el programa puede estimar el Factor de seguridad nuevamente por los métodos (Dov Leshchinsky and Ching - Chuan Huang, Bishop y Janbu). El TOPICO13 explica el concepto  de parámetros instantáneos.

Respecto al menú de “Coordenadas” de la pantalla principal (pantalla 1), el TOPICO 5 y TOPICO 6, contiene todo lo referente a los INPUT de coordenadas.

EL TOPICO 10 PRESENTA UNA SERIE DE CONSIDERACIONES A TOMAR EN CUENTA CUANDO SE ANALIZA LA ESTABILIDAD DE PRESAS, HACIENDO REFENCIA AL CASO DE EMBALSE LLENO Y DESEMBALSE RAPIDO, LINEAS DE ESTRATIFICACIÓN Y NIVEL FREÁTICO.

EL TOPICO 12 HACE REFERENCIA AL CASO DE TERRAPLENES, DONDE SE TOMA EN CONSIDERACIÓN LA PRESENCIA DE DRENES DENTRO DEL CUERPO DEL TERRAPLÉN ASÍ COMO LOS TIEMPOS DE CONSTRUCCIÓN.

A continuación puede Seleccionar el tema de su interés.

Parámetros de cálculo iniciales

Cambio de parámetros de resistencia

Presentación del cálculo de esfuerzos

Coordenadas de la superficie del talud

Coordenadas de la superficie de falla - nivel freático

Insertar estratos - Coordenadas de las líneas de estratificación

Propiedades geomecánicas del macizo rocoso

Características geomecánicas de los estratos de suelos

Presas de tierra

Cargas uniformemente distribuidas sobre el talud

Terraplenes de arcilla

Información respecto al significado de parámetros instantáneos

Cargas lineales aplicadas en el talud

Gráficas de esfuerzos y geometría del talud


Parámetros de cálculo iniciales
Parámetros iniciales requeridos antes del cálculo

Una de las selecciones que el usuario debe hacer en el  menú "Archivo", es "Parámetros de cálculo iniciales", la cual se muestra en la pantalla 4.

Antes de entrar a esta opción, debe haberse dado toda la información referente a las Coordenadas del talud, Coordenadas de la superficie potencial de falla, Geometría entre los puntos que definen la superficie potencial de falla, Coordenadas del Nivel freático, Insertar el número de estratos que definen la litología del talud y las Coordenadas que determinan la líneas de estratificación entre estratos. Se debe tener presente que las coordenadas de todo lo mencionado deben estar referidos a un sistema de refencia (x, y).

A continuación se describe los INPUT requeridos en esta pantalla 4.

En esta pantalla aparece una primera  caja  de texto, a través de las cual el usuario debe indicar si se va analizar taludes en rocas o  suelos, para ello debe insertar letra “R” o “S” respectivamente. Luego en la segunda caja de texto,  se debe indicar cuál de los métodos de cálculo se va a aplicar. Estos métodos son: 1) Dov Leshchinsky and Ching Chuan Huang 2) Bishop 3)Fellenius  4) Janbu.  En la tercera caja de texto, debe introducir el número 1, 2 ó 3, para indicar que ud va a trabajar con parámetros instantáneos. Si no va a trabajar con parámetros instantáneos inserte “cero” en esa caja de texto.

Respecto a los parámetros instantáneos, se tienen los siguientes comentarios:

Se puede dar el número 1, 2 ó 3, para esta caja de texto, cuando se haya realizado el cálculo previamente, considerando el método Leshchinsky and Huang de SUELOS o ROCA, y luego si puede aplicar  el método de parámetros instantáneos.

La opción 1 se aplicará para rocas cuando previamente se ha hecho el cálculo a partir de método Leshchinsky and Huang  para rocas. En este caso, los parámetros de resistencia se calculan en la base de cada dovela por el método de Balmer (Ver teoría de resistencia de Hoek y Bronw). El programa mostrará estos valores, cuando ud selecciona por pantalla "Cambio de parámetros de Resistencia".

La opción 2 se aplicará tanto para suelos como para rocas. Los parámetros se calculan considerando varios puntos, a través de un análisis de regresión. El programa mostrará estos valores, cuando ud selecciona por pantalla "Cambio de parámetros de Resistencia".

La opción 3, los parámetros son INPUT que el usuario da al programa, los obtiene a partir de la gráfica de Tau de falla Vs Esfuerzo efectivos. Estos valores se dan por pantalla cuando se selecciona "Cambio de parámetros de Resistencia".

La opción 3 también se usará, cuando por ejemplo,  se analice primero el talud aguas arriba de una presa (EMBALSE LLENO), proporcionándole al programa todos los INPUT requeridos, y donde en el análisis el programa calculará las presiones de poros por diferencia de cotas de la superficie del nivel freático con respecto a las cotas de la superficie de falla. Sin embargo, ese análisis puede ser mejorado, entrando en el menú en  la opción "Cambio de parámetros de resistencia",  y en la columna de "Presión de poros" se  modifiquen dichos los valores estimados por el programa previamente. Los valores de la presión de poros (corregidos), que el usuario puede dar nuevamente,  los obtendrá  con la ayuda de la red de flujo. Luego, se ordena al programa realizar el cálculo por "Parámetros instantáneos" tomando en cuenta que no se hizo ningún cambio de geometría o características geomecánicas.

Una vez hecho el cálculo previo, tal como se indicó, y se ha seleccionado la respectiva opción 1, 2 ó 3, puede escoger  en pantalla para el cálculo "Suelos o Rocas (parámetros instantáneos c, fi)". El programa le calculará de nuevo todo, pero entendiendo que cada dovela tiene asignado valores de cohesión y fricción, únicos para cada dovela. Debe aclararse  que lo que está dentro del paréntesis (parámetros instantáneos c, fi), se refiere tanto a la opción 1, 2 ó 3, mencionadas anteriormente.

Si se ha seleccionado para calcular "Suelos o Rocas (parámetros instantáneos c, fi)" y en el método de cálculo se ha elegido el método de Fellenius, el programa indicará: "Por el método  de FELLENIUS, no se hace el cálculo del factor de seguridad por parámetros instantáneos".

Cuando se ha seleccionado para calcular "Suelos o Rocas (parámetros instantáneos c, fi)", y en el método de cálculo se ha tomado el número 1, 2 y 4, el programa enviará mensajes como estos: "Ud va ha calcular usando los parámetros instantáneos por el Método de Dov Leshchinsky and Huang.¿Desea continuar?" ó "Ud va ha calcular usando los parámetros instantáneos por el Método de Bishop .¿Desea continuar?" ó "Ud va ha calcular usando los parámetros instantáneos por el Método de Janbu .¿Desea continuar?"

Veamos las siguientes cajas de texto de la pantalla  4 "Parámetros de cálculo iniciales":

1) Se darán los INPUT de: Coeficiente de Lagrange 1, Coeficiente de Lagrange 2, Factor de seguridad inicial y Esfuerzo Inicial en la cresta del talud, si en la caja de texto método de cálculo, el INPUT es el número 1 (Método de Dov Leshchinsky and Huang), y se va a hacer un análisis de estabilidad en Suelos.

Nota 1: Los valores de los multiplicadores de Lagrange, se pueden dar como las coordenadas de un centro de rotación imaginario de la superficie potencial de falla (SPF), cualquiera sea la SPF. Los Coeficiente de Lagrange 1 y Coeficiente de Lagrange 2,  teóricamente corresponden a la abscisa y a la ordenada de ese centro de rotación; para dar estos valores debemos tomar en cuenta el sistema de coordenadas donde se ha ubicado la geometría el talud, estratos, nivel freático, SPF. Tomando en consideración el sistema de coordenadas, el Coeficiente de Lagrange 1 (abscisa) puede tomar valores negativos ó positivos de las abscisas; el Coeficiente de Lagrange 2 (ordenada) debe tener valores de ordenadas mayores al punto más alto del talud. Estos valores por lo general deben ser modificados, cuando el cálculo no converge según los criterios que más adelante se indican.

Nota 2: El Factor de seguridad inicial, debe dársele valores mayores a uno, ejemplo: 1.2, 1.5, 1.7, 2, 2.5, 3... Este valor se puede dar según se observe en campo la estabilidad del talud; un talud estable su factor de seguridad debe ser alto, ejemplo: 1.5, 1.8, 2...; un talud poco estable su factor de seguridad es bajo pero debe ser mayor a uno,  ejemplo: 1.05, 1.1, 1.15, 1.2. Este valor del factor de seguridad inicial, también puede ser requerido modificarse de manera de lograr la convergencia en el cálculo del factor de seguridad. Se resalta nuevamente, que los multiplicadores de Lagrange y Esfuerzo Inicial en la cresta del talud, solamente son necesarios dar al programa, cuando el análisis se hace por el método  de Dov Leshchinsky and Huang.

Nota 3: El Esfuerzo Inicial en la cresta del talud, debe tener valores menores o iguales a cero, ya que el mismo representa es la resistencia a la tensión del suelo en la cresta del talud, su valor aproximado puede ser estimado  dividiendo la cohesión  entre la tangente del ángulo de fricción del  material del primer estrato que conforma el talud. Este valor, también puede ser modificado cuando la convergencia en el cálculo no se alcanza.

Estos cuatros valores pueden variarse en el cálculo hasta que el programa logre la convergencia. Si en algún punto de la superficie de falla, se supera la resistencia a la tensión determinada aplicando la teoría de resistencia de Mohr-Coulomb, el programa dará el siguiente mensaje: "No chequea la resistencia de Morh-Coulomb.  Varíe los valores de xc (primer multiplicador de Lagrange),  yc (segundo multiplicador de Lagrange),  FS (Factor de seguridad) o del sigma inicial.”

2) Se darán los INPUT de: Coeficiente de Lagrange 1, Coeficiente de Lagrange 2 y Factor de seguridad inicial, si en la caja de texto método de cálculo, el INPUT es el número 1 (Método de Dov Leshchinsky and Huang), y se va hacer un análisis de estabilidad en Roca.

Estos tres valores pueden variarse en el cálculo hasta que el programa logre la convergencia. Si en algún punto de la superficie de falla, no se cumple con el criterio de falla de Hoek y Brown, el programa dará el siguiente mensaje: "No chequea sigma '3' en una dovela. Varíe los multiplicadores de Lagrange o el Factor de seguridad. A continuación se presentan los valres de sigma3 para que observe en que dovela no chequeó la resistencia al corte". En este caso, no se requiere dar el valor del Esfuerzo Inicial en la cresta del talud.

3) Se dará el INPUT solamente de: Factor de seguridad inicial, si  en la caja de texto método de cálculo, el INPUT es el número 2 ó 4 (Método Bishop ó Janbu) y se va a hacer un análisis de estabilidad en suelos.

Cuando el cálculo de la estabilidad, se aplica el método de Bishop ó Janbu, los valores de: Coeficiente de Lagrange 1, Coeficiente de Lagrange 2 y Esfuerzo Inicial en la cresta del talud, no son requeridos. También se debe indicar, que el método de cálculo de Bishop y Janbu, indicará el siguiente mensaje "Ud. ha considerado el material como una 'ROCA'",  "No es SUELO:". Esto se generará cuando se haya introducido para la Estabilidad la letra "R" y  cuando no se hayan calculado  previamente los parámetros instantáneos.

4) No se dará ningún INPUT referente a: Coeficiente de Lagrange 1, Coeficiente de Lagrange 2, Factor de seguridad inicial y Esfuerzo Inicial en la cresta del talud, cuando el método de cálculo sea el de Fellenius.

5) En cuanto los INPUT para la caja de texto: Coeficiente sísmico horizontal y coeficiente sísmico vertical, deben darse al programa si se desea tomar en cuenta la fuerza sísmica en el análisis de estabilidad, cualquiera sea el método de cálculo (Dov Leshchinsky and Huang, Bishop, Fellenius y Janbu).

6) El INPUT referente al Número de dovelas en el análisis, debe darse cualquiera sea el método de cálculo.

Para los INPUT de la Grieta de tracción y las Coordenadas del nivel freático en la grieta, se explicó en detalle en la fig. 5.a (tópico 3), donde el primer punto de la grieta corresponde al de mayor ordenada, y el segundo punto de la grieta coincide con el primer punto de la superficie potencial de falla. Si la superficie de falla está definida solamente por un arco de círculo, existirán solamente dos puntos de la superficie de falla (donde  el  arco  de  círculo  intersecta  a  la  superficie del talud). Aquí el usuario puede indicarle al programa que desea Variar el radio (S/N), de manera de que el programa  pueda determinar  la SPF más crítica. Esto cuando aplique el Método de cálculo Bishop.

 En algunas pantallas el usuario observará las siguientes preguntas, una vez que ordene hacer el cálculo por cualquier método. Ellas son:  La primera pregunta es: ¿Está analizando desembalse rápido en presas de tierra?, el usuario  simplemente debe responder "Si" o "NO". La segunda pregunta es: ¿Es primera vez que está haciendo el cálculo o modificó las características geométricas o geomecánicas del problema o niveles freáticos?, el usuario responderá "SI" o "NO".

La siguiente pantalla, muestra las dos preguntas:

La pantalla siguiente muestra, que a medida que el incrementa el número de iteraciones la suma de fuerzas horizontales, verticales y de momentos, tienden a disminuir. Se aprecia que la suma de fuerzas horizontales es ahora -1.95 ton, la suma de fuerzas horizontales es 14.40 ton, y la suma de momentos disminuyó a-556.78 ton.m.

También el programa enviará al usuario, el mensaje mostrado en la pantalla calculo3, cuando el esfuerzo normal a la SPF en alguna o algunas dovelas no cumpla con la resistencia a la tensión de la roca (esto en el caso de suelos, o en el caso de rocas cuando el análisis se realice a través de parámetros instantáneos). Si  el  análisis en rocas, se hace con el método de  Leshchinsky and  Huang, el programa dará un mensaje similar, pero refiriéndose al esfuerzo principal menor (sigma 3), el cual es determinante en la resistencia al corte de la roca.

Cuando el usuario, ha  seleccionado el método de cálculo 1 (Método de Leshchinsky and  Huang), y ordene estimar el factor de seguridad, a través de este método, observará la siguiente pantalla donde se aprecia los resultados de las iteraciones que va realizando el programa. Aquí se muestra, el número de la iteración, los valores de los multiplicadores de Lagrange, el factor de seguridad, la suma de fuerzas horizontales, verticales y de momentos. Aquí el programa pregunta: ¿Considera que es la solución?. El usuario debe responder "SI" cuando la suma de fuerzas horizontales, verticales y de momentos tienda a cero, de lo contrario debe responder "NO". En el caso mostrado en la pantalla, la suma de fuerzas Horizontales y verticales  es 22.25 ton y 203.25, y la de momentos 7289.36ton.m, por tanto la respuesta es "NO". Luego el programa pregunta, ¿Desea salir del cálculo?, y el usuario puede indicar "SI" dependiendo de lo que observe en los resultados de las iteraciones (por ejemplo: los valores de las sumas de fuerzas y momentos no convergen a cero), para luego ir a la opción "Parámetros iniciales" y cambiar los valores de los multiplicadores de Lagrange, el factor de seguridad inicial ó el esfuerzo de tensión inicial.

La pantalla siguiente muestra, que a medida que el incrementa el número de iteraciones la suma de fuerzas horizontales, verticales y de momentos, tienden a disminuir. Se aprecia que la suma de fuerzas horizontales es ahora -1.95 ton, la suma de fuerzas horizontales es 14.40 ton, y la suma de momentos disminuyó a-556.78 ton.m.

También el programa enviará al usuario, el mensaje mostrado en la pantalla calculo3, cuando el esfuerzo normal a la SPF en alguna o algunas dovelas no cumpla con la resistencia a la tensión de la roca (esto en el caso de suelos, o en el caso de rocas cuando el análisis se realice a través de parámetros instantáneos). Si  el  análisis en rocas, se hace con el método de  Leshchinsky and  Huang, el programa dará un mensaje similar, pero refiriéndose al esfuerzo principal menor (sigma 3), el cual es determinante en la resistencia al corte de la roca.

Si el ususario elige el método de Janbu para hacer las estimaciones del factor de seguridad, el programa le hace las preguntas indicadas en la pantallasiguiente, donde las tres primeras preguntas son comunes para todos los métodos, y la cuarta pregunta es particular del método de Janbu, donde el usuario tienela opción de que el programa le asigne las ordenadas, en las caras de las dovelas donde se considera actúan las fuerzas laterales entre las mismas, o el puedehacerlo a través de la pantalla mostrada.

El programa presentará la siguiente pantalla, luego de varias iteraciones iniciales que el programa realiza, donde se muestra la primera columna que identifica a la dovela, la segunda columna referida al ángulo con la horizontal y  la línea que une los puntos de aplicación de la fuerza lateral, una tercera columna correspondiente a la altura donde actúan las fuerzas laetrales en  las dovelas, y una cuarta columna de estas mismas alturas si el usuario deseamodificarlas, seleccionando previamente el número de la dovela. En la parte inferior de la pantalla se aprecia, el número de la iteración, el factor de seguridadde la iteración anterior y de la actual.  Luego el programa le pregunta, ¿Considera que es la solución?, y el usuario indicará "Si" al observar que la diferenciade los factores de seguridad son aproximadamente iguales. Si el usuario responde que "NO" es la solución y que "NO" desea salir del cálculo, entonces debe presionar el botón aceptar para que el programa realice otra iteración. sin embargo el programa se sale automáticamente  de la pantalla,  cuando la  diferencia entre los  factores de seguridad sea  de 0.001.

A continuación puede Seleccionar el tema de su interés.

Pantalla Inicial-Información Inicial

Cambio de parámetros de resistencia

Presentación del cálculo de esfuerzos

Coordenadas de la superficie del talud

Coordenadas de la superficie de falla - nivel freático

Insertar estratos - Coordenadas de las líneas de estratificación

Propiedades geomecánicas del macizo rocoso

Características geomecánicas de los estratos de suelos

Presas de tierra

Cargas uniformemente distribuidas sobre el talud

Terraplenes de arcilla

Información respecto al significado de parámetros instantáneos

Cargas lineales aplicadas en el talud

Gráficas de esfuerzos y geometría del talud


Cambio de parámetros de resistencia
Cambio de parámetros de resistencia para análisis en suelo (cohesión, fricción, presión de poros)

Otro tópico del menú "Archivo", es "Cambio de parámetros de resistencia", lo cual se desarrolla a continuación. La pantalla 5 corresponde al  "Cambio de parámetros de resistencia". Las Columnas presentadas en esta pantalla, corresponde a: Número de dovela, Cohesión, ángulo de fricción  y  presión de poros, en las bases de cada dovela.

Esta pantalla es el resultado, de haber dado la opción 1, 2 ó 3, en la pantalla de "Parámetros de cálculo iniciales", en el Input Parámetros instantáneos: Puntuales, Entre puntos y Gráfica. Recordemos que las tres opciones son referentes a parámetros instantáneos.

Si en la opción de "Parámetros instantáneos" expuesta en el tópico 2, se seleccionó  1 ó 2 ó 3, los valores de cohesión, fricción y presión de poros de cada dovela, pueden verse seleccionando está opción  "Cambio de  parámetros  de resistencia",  luego de haber realizado  la estimación del  factor de seguridad por cualquier método.

El usuario puede cambiar algún valor de cohesión, fricción o de presión de poros que considere debe ajustarse para determinada dovela ó dovelas, y luego repetir el cálculo del factor de seguridad. La presión de poros la puede variar según estimaciones que se obtengan a través de redes de flujo por ejemplo.

La pantalla 6,  corresponde a los métodos de cálculo que el usuario puede seleccionar en el caso de suelos ya expuestos en el tópico 2. Cualquiera sea el método, la información de los parámetros de resistencia es dada al programa  en función de la cohesión (ci) y fricción (fi) que caracterizan a los estratos.  Por tanto una vez hecho el cálculo, ud puede seleccionar "Cambio de parámetros de resistencia", y el programa mostrará los valores de cohesión, fricción y presión de poros para cada dovela.

La pantalla 7,  corresponde a la opción  de Calcular el factor de seguridad en el caso de rocas. Se aprecia que el método en este caso es el correspondiente a "Dov Leshchinsky - Ching and Hoek - Brown (m,s)",  lo cual  significa  que  se usa  el criterio de  resistencia  de Hoek y Brown a través de los  parámetros de resistencia (m,s), para luego estimar los parámetros clásicos (cohesión y fricción) y poder aplicar el método de cálculo para suelos de "Dov Leshchinsky - Ching - Chuan".   También a través de los parámetros (m, s), de la resistencia a la compresión simple de la roca intacta y del parámetros GSI , se estima la fricción y cohesión, para luego aplicar el método Janbu en la estimación del factor de seguridad.

Luego el usuario tiene la opción de calcular a partir de parámetros instantáneos (la pantalla 8 presenta la opción de cálculo "Suelos ó Rocas  “Parámetros instantáneos c, fi"),  tanto para suelos como para rocas, seleccionando: "Suelos o Rocas (parámetros instantáneos c,fi". Sin embargo el criterio de parámetros instantáneos está inicialmente propuesto para ser usado cuando se está  analizando  taludes en roca, donde la caracterización del macizo se ha hecho a partir de los parámetros (m, s) de Hoek y Brown, y que una vez estimado los  parámetros instantáneos vuelve aplicar el  método de  "Dov Leshchinsky - Ching - Chuan" para suelos o Janbu en suelos, para estimar de nuevo el factor de seguridad.

El programa le permite también usar el criterio de "parámetros instantáneos" en los análisis en suelos, una vez que ha hecho el cálculo por Bishop o Janbu.

Ahora ud puede ordenar  la estimación del factor de seguridad a partir de los llamados "PARAMETROS INSTANTÁNEOS" a través de la opción "Suelos ó Rocas (Parámetros instantáneos c, fi)".

A continuación puede Seleccionar el tema de su interés.

Pantalla Inicial-Información Inicial

Parámetros de cálculo iniciales

Presentación del cálculo de esfuerzos

Coordenadas de la superficie del talud

Coordenadas de la superficie de falla - nivel freático

Insertar estratos - Coordenadas de las líneas de estratificación

Propiedades geomecánicas del macizo rocoso

Características geomecánicas de los estratos de suelos

Presas de tierra

Cargas uniformemente distribuidas sobre el talud

Terraplenes de arcilla

Información respecto al significado de parámetros instantáneos

Cargas lineales aplicadas en el talud

Gráficas de esfuerzos y geometría del talud


Presentación del cálculo de esfuerzos
Presentación del cálculo de esfuerzos para análisis de taludes en suelos y rocas.

La pantalla 9, corresponde a la selección  "Presentación del cálculo de esfuerzos".

Con Esta opción se pueden ver los  resultados de  los cálculos  por los métodos  ya  mencionados, tanto  para suelos como para las rocas.  El usuario puede seleccionar:

a) Resultados de Cálculo para rocas. Ver la La pantalla 5.

Los resultados mostrados en esta pantalla 10 fueron calculados aplicando el método de Dov Leshchinsky and Ching - Chuan, usando los parámetros de caracterización de Hoek and Brown y su criterio de rotura.

En la parte superior, de esta pantalla se presentan un cuadro con los resultados de los parámetros que estima el programa y en la parte inferior de éste, se describen los parámetros que  contiene cada columna. En general, el cuadro de resultados contiene los esfuerzos normales y tangenciales que actúan en la base de cada dovela, los esfuerzos principales  menor y mayor para cada dovela  y los parámetros (m, s) de Hoek y Brown con los cuales clasifica el macizo rocoso. En la parte inferior de la pantalla 10, se muestra  los valores finales, de los multiplicadores de Lagrange 1 y 2,  del Factor de seguridad, luego de que el programa converge.

También en la parte inferior de la pantalla 10, se presenta la suma de esfuerzos normales totales, normales efectivos y tangenciales, así como la suma de los esfuerzos principales. Estos valores, son requeridos para el diseño de los anclajes. El programa le permite al usuario hacer una estimación de la separación de los anclajes, tal como  se puede ver en pantalla 10. Para ello el usuario debe dar los siguientes datos (ver parte inferior de la pantalla, lado derecho):

a) Factor de seguridad que para el talud anclado.

b) Inclinación del anclaje (su valor es positivo cuando la inclinación del anclaje es hacia abajo).

c) Diámetro de la barra o guaya en pulgadas.

d) Esfuerzo de rotura de las barras o guayas en kg/cm2.

e) Número de barras o guayas por anclaje.

Cuando el usuario presione el botón aceptar, el programa le estima la separación aproximada entre anclajes, tanto para el caso activo como pasivo.

Si el usuario usa el método de Janbu aplicado a rocas, los resultados se muestra en la siguiente pantalla 11. La diferencia con la anterior, además delos resultados, es que en este caso las cajas de los multiplicadores de Lagrange están vacías (no intervienen en el método). Debe indicarse la aplicacióndel método de janbu para rocas, requiere de los parámetros de resistencia (cohesión y fricción para el macizo rocoso que conforma el talud). Para ello se usan dos expresiones aproximadas de Hoek and Brown para estimar la cohesión y fricción del macizo rocoso, en función del parámetro de roca intanta (mi) y del índice de calidad de la roca GSI (las ecuaciones se muestran abajo).

b) Resultados de Cálculo para suelos.

La pantalla 12  presenta los resultados del análisis de estabilidad cuando el talud está conformado por un material clasificado como un suelo. En este caso los resultados  que muestra el programa son similares a los correspondientes a taludes en roca, con la diferencia de que no se muestran los valores del esfuerzo principal menor y mayor (su variación se ilustra en las gráficas), y aquí los parámetros de resistencia del suelo son la cohesión y la fricción (no los parámetros m, s para rocas). También en este caso, aparecen los valores  definitivos de los multiplicadores de Lagrange (cuando el método de cálculo es Dov Leshchinsky and Ching - Chuan Huang. Sí se otro método, estos valores son cero) y del Factor de seguridad. Se aprecia que  el programa da la suma de los esfuerzos normales totales, de los esfuerzos normales efectivos y la suma de los esfuerzos tangenciales. Tal como se presentó para el caso de rocas, el programa permite estimar la separación de anclajes en taludes en suelos, simplemente dando al programa,  el factor de seguridad del talud anclado, la inclinación del anclaje, diámetro de barras o guayas, esfuerzos de rotura y número de guayas o barras por anclaje.

A continuación puede Seleccionar el tema de su interés.

Pantalla Inicial-Información Inicial

Parámetros de cálculo iniciales

Cambio de parámetros de resistencia

Coordenadas de la superficie del talud

Coordenadas de la superficie de falla - nivel freático

Insertar estratos - Coordenadas de las líneas de estratificación

Propiedades geomecánicas del macizo rocoso

Características geomecánicas de los estratos de suelos

Presas de tierra

Cargas uniformemente distribuidas sobre el talud

Terraplenes de arcilla

Información respecto al significado de parámetros instantáneos

Cargas lineales aplicadas en el talud

Gráficas de esfuerzos y geometría del talud


         $Superficie del talud

La Pantalla 13 muestra el menú cuando se selecciona  el menú  Coordenadas.

En esta pantalla podemos seleccionar las opciones:

Entre aquí si existe coordenadas de talud, de estratos y nivel freático: Esta opción le permite al usuario cargar al programa,  las coordenadas de la superficie del talud o de la superficie de la presa.  Para ello solo requiere tener creada una carpeta en el disco c:con el nombre CarpetaTaludEstratoNF. Dentro de esa carpeta debe estar creado un archivo con las coordenadas ya indicadas. El archivo debe llamarse: taludestratosNF.cod. Ese archivo debe contener: El total de las coordenadas que definen la geometría de la superficie del talud o de la superficie de la presa, las coordenadas que definen la geometría de los estratos y del nivel freático. El orden como deben almacenarse las coordenadas en ese archivo se muestra en la Pantalla 13.

Talud: Esta opción permite dar las coordenadas del talud, o de la superficie de una Represa. La Figura  1 y la Pantalla 14, explica  lo referente a las coordenadas del Talud o de una Presa.

Superficie potencial de falla (SPF): Con esta opción se introducen las coordenadas de la SPF. Las Fig 1, 2, 3 y 4, presentadas en el TOPICO 6 ilustran distintas superficies potenciales de falla (SPF).

Geometría entre puntos de la superficie de falla: Con esta selección se define la forma geométrica de la SPF. En el TOPICO 6 se explica en detalle el manejo de esta opción.

Nivel freático: Esta opción permite dar las coordenadas del nivel freático.

Estratos: Es la opción para dar las coordenadas de los estratos. En el TOPICO 6 se explica en detalle lo referente a las coordenadas de las líneas de estratificación.

Insertar estrato: Permite dar el número de estratos que definen la litología del talud.

En los tópicos  8 y 9, se explica lo referente a la caracterización de los estratos.

La  pantalla 14,  explica como introducir las coordenadas del Talud o de la superficie de una Represa si es el caso. Igualmente, las coordenadas de la superficie potencial de falla (SPF), del nivel freático y de los estratos, se dan al programa, a través de las cajas de texto mostradas y el uso de los botones  Agregar, Modificar y Borrar.

Al dar las coordenadas se debe tener  cuidado, con lo mostrado en la Fig.1, ya que debe cumplirse  que: (xMt > xMf) y (xmt < xmf), donde:

xMt: Abscisa de mayor valor numérico para la superficie del talud

xMf: Abscisa de mayor valor numérico para la superficie de falla

xmt: Abscisa de menor valor numérico para la superficie del talud

xmf:Abscisa de menor valor numérico para la superfice de falla

En la Fig. 1, se puede ver la ubicación de las coordenadas que definen la superficie del talud (Ptos negros, T1, T2, T3, T4, T5 Y T6)  y se resaltan las abscisas  mencionadas (xMt, xMf, xmt, xmf). Las coordenadas que definen las líneas de  estratificación y por  tanto  los  espesores de los estratos se ilustran con Ptos rojos (E11, E12, E21, E22; E31, E32, E33; E41, E42, E43 y E51, E52). las coordenadas que definen la la superficie del nivel freático se muestran con Ptos (N1, N2, N3, N4) azul claro. Las coordenadas que definen la superficie potencial de falla se ilustran con los Ptos azul oscuro (F1, F2, F3 y F4),  los cuales definen  tres  segmentos de recta. Note  que aquí,  que la  superficie del  talud, está determinada  por segmentos de rectas horizontales  y segmentos de recta inclinadas. Por último debe indicarse, que los puntos donde las líneas de estratificación, Nivel freático o superficie de falla, intersecta al talud, deben coincidir con precisión a la geometría del talud, para evitar algún error, por esta razón, estos puntos pueden darse también como coordenadas del talud.

A continuación puede Seleccionar el tema de su interés.

Pantalla Inicial-Información Inicial

Parámetros de cálculo iniciales

Cambio de parámetros de resistencia

Presentación del cálculo de esfuerzos

Coordenadas de la superficie de falla - nivel freático

Insertar estratos - Coordenadas de las líneas de estratificación

Propiedades geomecánicas del macizo rocoso

Características geomecánicas de los estratos de suelos

Presas de tierra

Cargas uniformemente distribuidas sobre el talud

Terraplenes de arcilla

Información respecto al significado de parámetros instantáneos

Cargas lineales aplicadas en el talud

Gráficas de esfuerzos y geometría del talud


Coordenadas de la superficie de falla - nivel freático
Superficie potencial de falla y nivel freático

Defina las coordenadas en forma precisa, incluyendo los dos puntos donde la superfice potencial de falla (SPF) intersecta el tatud.

Ud. puede seleccionar como superficie de falla las siguientes, dependiendo de la litología que conforma al talud:

a) Segmentos de rectas (ver fig 1, Ptos Color azul oscuro), cuando exista presencia de estratos duros y blandos, a través de los cuales puede ocurrir la falla. También el programa tiene la opción de ajustar la SPF a un polinomio con tres o más puntos consecutivos. Se debe tener presente, que varios planos de falla  pueden existir en macizos rocosos con varias familias de  diaclasas, y por tanto para el análisis se deben tomar en cuenta  varios segmentos de recta.

b) Arcos semi-curvos definido entre dos puntos consecutivos, con segmentos de recta (ver fig 12), cuando exista material blando y duro, en la litología que conforma el talud.  Los arcos semi- curvos o arcos de círculos, se pueden ubicar en los extremos de la SPF y complementar la SPF con segmentos de recta.

c) Solamente un segmento de recta (ver fig. 3) , cuando el material existente es predominantemente granular y la inclinación del talud es elevada, ó en el caso de rocas la SPF puede estar definida por un plano correspondiente al diaclasado de la misma.

d) Por un arco de círculo (ver fig. 4), cuando el suelo que conforma  el talud es  predominantemente plástico ó rocas muy meteorizadas con  características plásticas. Si la SPF es un arco de círculo, entonces debe dar las coordenadas de los puntos donde el círculo intersecta a la superficie del talud y el radio que genera el arco.

La siguiente fig 5, muestra el caso de la presencia de grietas de tensión o tracción.

fig. 5a, muestra la grieta de tracción al comienzo de la superficie potencial de falla, donde el programa exige que se le dé las coordenadas del primer punto y segundo punto de la grieta, tal como se aprecia. También  se puede notar,  que el punto de la superficie de falla (xMf), coincide exactamente con el segundo punto de la grieta de tracción.

presencia de la grieta exige que se den las coordenadas del N.F dentro de la misma, de manera de poder tomar en cuenta el empuje de agua dentro la grieta.

Se debe tener cuidado cuando exista grieta de tracción, que las coordenadas del nivel freático en la grieta son las correspondientes al primer punto del nivel freático.

En la fig.5b, se puede observar que cuando NO existe grieta de tracción el primer punto de la superficie da falla,  debe ser donde la superficie de falla intersecta la superficie del talud. Este punto de intersección debe ser preciso (coincidir con la geometría del talud), por tanto puede ser dado al programa como un punto de coordenada del talud, si se quiere.

En la fig. 5b se puede apreciar que los puntos 1, 2, 3 y 4 de la superficie potencial de falla , están unidos por rectas. En el programa para definir la superficie potencialde falla (SPF), se debe tener en cuenta lo siguiente:

1) Para la unión de dos puntos por recta utilice la letra "L". La SPF puede estar conformada por varios segmentos de recta o definida por un solo plano  de falla (un solo segmento de recta)

2) Para la unión de dos puntos por un arco de círculo utilice la letra "C". La SPF puede estar conformada por segmentos de recta y arcos de círculo o por un arco de círculo solamente.

3) Para la unión de más de dos puntos a través de un polinomio utilice la letra "P". La SPF debe esta definida por más de dos puntos, donde las coordenadas de esos puntos se ajustan a un polinomio.

 La  pantalla 15, la muestra el programa cuando se selecciona la opción "Geometría entre puntos de la superficie de falla".

Una vez que se dan las coordenadas de la SPF (ptos 1,2,3 .. ), se puede seleccionar la opción "Definición del tipo de superficie de falla" y aparecerá los números que representan las coordenadas que ya se dieron en la pantalla "Coordenadas de la superficie  de falla", es decir, el pto "1" tiene coordenadas (x=121,11   y=50.91), el pto 2 (x=74.11   y=-6.36), el pto 3 (x=5.26    y=-13.64) y el pto 4 (x=-24.21   y=0.00).

Luego en las casillas de Pto Inicial, Pto Final y Tipo de unión, se introduce los números y la letra respectiva que define la geometría de la superficie potencial de falla (SPF), así se tiene: La letra "L" una recta entre los ptos, la letra "C" un arco de círculo entre los ptos y la letra "P" un polinomio  cuando existan más de dos puntos para definirla SPF si se desea que la SPF este definida por un polinomio.

Cada vez que introduzca el Pto Inicial, Pto Final y Tipo de unión, presione el botón agregar y el programa va presentando los datos, tal como se muestra en el elipse; la casilla del Pto Inicial y Pto final, es para insertar cualquiera de los ptos de la superficie potencial de falla, claro está, en un orden lógico según las coordenadas.

En este ejemplo los ptos 1 y 4, representan los  puntos donde  comienza y termina la superficie de falla, y  solamente se introducen una sola vez en las casillas de Pto Inicial y Pto Final, mientras que los demás puntos (2 y 3) se introducen dos veces.

A continuación puede Seleccionar el tema de su interés.

Pantalla Inicial-Información Inicial

Parámetros de cálculo iniciales

Cambio de parámetros de resistencia

Presentación del cálculo de esfuerzos

Coordenadas de la superficie del talud

Insertar estratos - Coordenadas de las líneas de estratificación

Propiedades geomecánicas del macizo rocoso

Características geomecánicas de los estratos de suelos

Presas de tierra

Cargas uniformemente distribuidas sobre el talud

Terraplenes de arcilla

Información respecto al significado de parámetros instantáneos

Cargas lineales aplicadas en el talud

Gráficas de esfuerzos y geometría del talud


Insertar estratos - Coordenadas de las líneas de estratificación
Pantalla para insertar estratos.

Otra opción del  menú  "Coordenadas", es  "Coordenadas estratos" e "Insertar estrato",  la cual se muestra en la pantalla 16.

Las coordenadas de los estratos, se le dan al programa en forma similar a lo indicado para las coordenadas del talud, nivel freático ó superficie de falla. Sin embargo,  para los estratos  debe insertarse primero los números que representan a los mismos (estrato 1, estrato 2,…),  y  los cuales quedaran definidos en el dibujo  (sección de talud o de Presa o sección de túnel) por líneas de estratificación (cada línea es estratificación  corresponde a un  estrato).  La pantalla 8,  muestra los  números (1, 2, 3, 4, 5)  que representan las líneas de estratificación (equivalente a estratos). Estos números son dados al programa cuando se selecciona en el  menú la opción "Insertar estratos".

El programa le permite insertar las líneas de estratificación según lo requiera el usuario. Cuando se va a insertar el primer estrato  (no existe ningún número en el recuadro “Seleccione estrato”), el usuario seleccionará la opción "antes del primero" (mostrada en la opción “Insertar estrato”). Cuando ya existe el primer estrato (Número 1),  el usuario  debe  seleccionar  la opción "después del último"  también mostrada en la opción “Insertar estrato”. A medida que se insertan estratos, el programa da la posibilidad de que el usuario pueda insertar estratos entre las líneas de estratificación ya existentes, ejemplo: entre 1 y 2 ó entre  2 y 3, etc.

También debe indicarse, que cuando el usuario escoja la opción "Estratos"  en el menú Coordenadas, saldrá  en  pantalla la opción "Seleccione estrato" con los números 1, 2, 3, 4 y 5 ya dados, de manera que  el usuario seleccione el  número  correspondiente a cada línea de estratificación,  para  comenzar a insertar las coordenadas de las mismas.

Puede observarse, que en el menú Coordenadas, el usuario tiene la opción: "Eliminar estrato" lo cual implica sustraer del análisis el estrato según el número seleccionado. Igualmente, el programa permite eliminar las coordenadas del nivel freático si el usuario lo considera.

A continuación puede Seleccionar el tema de su interés.

Pantalla Inicial-Información Inicial

Parámetros de cálculo iniciales

Cambio de parámetros de resistencia

Presentación del cálculo de esfuerzos

Coordenadas de la superficie del talud

Coordenadas de la superficie de falla - nivel freático

Propiedades geomecánicas del macizo rocoso

Características geomecánicas de los estratos de suelos

Presas de tierra

Cargas uniformemente distribuidas sobre el talud

Terraplenes de arcilla

Información respecto al significado de parámetros instantáneos

Cargas lineales aplicadas en el talud

Gráficas de esfuerzos y geometría del talud


Propiedades geomecánicas del macizo rocoso
Propiedades geomecánicas que caracterizan al macizo rocoso

Cuando se entra en el ménu de Coordenadas y se selecciona "Características de los estratos",  y luego entra a "ROCAS", se tiene  la posibilidad se tiene  la opción de escoger:

1) Sin datos de pruebas de laboratorio

2) Con datos de pruebas de laboratorio

La opción "1" permite dar las "propiedades geomecánicas" de las rocas, al programa a través de la pantalla 17  que se muestra a continuación, y para la  opción 2 el programa le presenta la pantalla 18, para introducir los datos de laboratorio de esfuerzos principales.

A continuación se describe los parámetros, que deben dársele al programa para caracterizar cada estrato del macizo rocoso. Para introducir los valores de los parámetros, debemos hacer click (primera columna del recuadro grande)  en el número que representa  el  estrato respectivo. Luego comenzaremos a dar los valores a través de las respectivas cajas de texto.

 Caja de texto  mi: Este parámetro "mi" caracteriza la roca intacta,  es decir roca sana sin meteorización (Hoek - Brown, 1997). En la tabla 1, que se presenta más abajo, se encuentran los valores sugeridos por los autores.

Caja de texto GSI: Indice de calidad de la roca   (Hoek - Brown, 1997). Los valores de este INDICE se presenta en la tabla 2 mostrada más adelante.

Caja de texto (m, s):  Parámetros que  caracterizan  el  macizo  rocoso (Hoek - Brown, 1997). La tabla 1, contiene estos  valores, igual  que el  parámetro "mi". Estos valores pueden ser  estimados a través de ensayos de laboratorio.

Recordemos que la opción anterior corresponde a la opción "Sin datos de  pruebas de  laboratorio", lo  cual significa que  los  valores de los parámetros "mi", "m", "s", y "GSI", son dados según sugerido por Hoek-Brow (ver tabla 1 y 2).

Caja texto de Gamna_h: Peso Unitario húmedo de la roca. Valor fácilmente obtenido en laboratorio.

Caja texto de Gamna_sat: Peso unitario saturado de la roca. Valor fácilmente obtenido en laboratorio.

Caja texto de Sigma_c: Resistencia a la compresión simple. Valor fácilmente obtenido en laboratorio.

Complementemos, un poco lo referente a los parámetros (m,s). Cuando se entra a esta opción "Sin datos de pruebas de laboratorio", el programa preguntará:

a)  Si es primera vez que entra a esta opción, el programa pregunta:  ¿Desea calcular  los parámetros 'm' y 's' a través de los 'm intacto' y el indice GSI?. Si su repuesta es "SI", no hace falta que ud dé valores para estos parámetros, ya que se estimarán a través del valor de "mi" y "GSI", según el criterio de Hoek y Brown. Si su respuesta es "No", ud puede  dar los valores de (m,s) a  través de la caja de texto,  tal como  los demás parámetros, ó deja las cajas  de texto vacías para estos  parámetros, para luego  salir de esta pantalla y elegir  la opción 2 "Con datos de  pruebas de laboratorio".

Cuando entre a esta opción ("Con datos de  pruebas de laboratorio"), el programa le presenta la   pantalla 18,  que se muestra abajo, a través de la cual ud puede dar los esfuerzos principales (sigma 1 y sigma 3), obtenidos en pruebas de laboratorio hechos en muestras de roca que sean representativos del macizo rocoso, con sus respectivas estructuras y grado de meteorización. En este caso, el programa estimará los  parámetros (m, s) aplicando  un análisis de regresión y usando el criterio de rotura de  Hoek y Brown, donde la resistencia a la compresión simple es un parámetro fundamental.  Luego los valores de (m, s) son mostrados  en la pantalla anterior. Debe indicarse que, cuando se  entre a la pantalla 12 para dar los esfuerzos  principales de  laboratorio, y luego se  presione el botón aceptar, el  programa le preguntará si  esos esfuerzos dados,  fueron obtenidos con  núcleos de  roca de  muestras intactas (roca sana, no meteorizada)?. Si  ud responde que sí, el programa  estimará   el parámetro "m" y le asignará  al parámetro "s" un valor de uno (s=1).

b) Si ya anteriormente se dieron o se calcularon los parámetros (m, s) que caracterizan el macizo rocoso o se calcularon con datos de laboratorio, y además se conocen todos los  demás  parámetros, sin  embargo se  quiere  modificar los valores ya dados. En este  caso el  programa pregunta: ¿Ud desea  calcular los parámetros (m, s) nuevamente con  datos de laboratorio?. Al responder "SI" El programa le presenta la pantalla 18 para dar o modificar los esfuerzos de laboratorio y estimar de nuevo los parámetros. Si responde "NO", el programa le  pregunta, ¿Los  parámetros (m,s) los desea  recalcular  nuevamente  a partir de (mi, GSI)?. Al respònder "SI" los valores de (m, s) que se presenten en pantalla, son  estimados con m(i) y GSI. Si su respuesta es "NO", el  programa no modificará los valores de (m, s).

Tal como se indica en la pantalla 12, debe seleccionarse cada número que representa los estratos y dar al programa los valores de los esfuerzos principales obtenidos en los ensayos, hechos en muestras cilíndricas o prismáticas en roca.

La tabla 1,  corresponde a la sugerida por Hoek Y brow para estimar "mi" de roca intacta  y los  "m,s" para el macizo.

Se puede observar en la tabla 1, cinco columnas donde se indica el tipo de roca, bien sean ígneas, metamórficas o sedimentarias. Algunas columnas pueden pertenecer a rocas  ígneas, metamórficas o sedimentarias. Cada tipo de roca (cada columna) debe ubicarse en alguna  de las seis filas   que presenta  la tabla, las cuales describen el grado de meteorización de la roca. Por ejemplo, la  primera fila  indica que la  condición de la roca  es  "Muestras de roca  intacta, muestras de laboratorio libres de juntas, con un  RMR = 100 (Bieniawski, 1979)   y  Q=500 (BARTON, 1974) ", mientras  que la sexta fila  corresponde a  rocas con una "Masa rocosa de pésima calidad. Numerosas juntas sumamente meteorizadas, espaciadas a menos de 50 mm, con rellenos - desechos con materiales triturados finamente". Los valores de RMR y Q, son valoraciones obtenidos a través de sistemas de clasificación de las rocas  correspondientes a Barton et al y Bieniawski.

La tabla 2, permite obtener el valor del Indice (GSI) de calidad de la roca  de Hoek - Brown, en función de la estructura de la roca y de la condición de la superficie de la roca. La tala permite ubicar el macizo rocoso levantado en campo, en las seis descripciones de la estructura de la roca presentada en la tabla. Luego tomando en cuenta la "Condición de la superficie de la roca", se puede estimar el GSI.

A continuación puede Seleccionar el tema de su interés.

Pantalla Inicial-Información Inicial

Parámetros de cálculo iniciales

Cambio de parámetros de resistencia

Presentación del cálculo de esfuerzos

Coordenadas de la superficie del talud

Coordenadas de la superficie de falla - nivel freático

Insertar estratos - Coordenadas de las líneas de estratificación

Características geomecánicas de los estratos de suelos

Presas de tierra

Cargas uniformemente distribuidas sobre el talud

Terraplenes de arcilla

Información respecto al significado de parámetros instantáneos

Cargas lineales aplicadas en el talud

Gráficas de esfuerzos y geometría del talud


Características geomecánicas de los estratos de suelos
Características geomecánicas de los estratos

La pantalla 19,  corresponde a los INPUT requerido en el caso "Parámetros Suelos", correspondientes a las características de los estratos. Lo primero que debe indicar el usuario al programa, es que está trabajando en suelos. Esto lo hace escribiendo la letra "S" en la caja de texto "Análisis en Suelos (S)". Luego se dispone de 8 cajas de texto para introducir los datos requeridos de los estratos, haciendo uso del botón Modificar-Agregar. Estos datos son transferidos al recuadro de la parte inferior, para cada estrato.  La pantalla también contiene una serie de notas para que ayudara al usuario a dar la información.

El recuadro que mostrará los datos en la pantalla tiene las siguientes columnas, cuya descripción es la siguiente:

Columna 1: Números que representa los respectivos estratos, y son mostrados  automáticamente por el programa. La cantidad de números que contenga está columna dependerá del número de estratos que se insertó anteriormente, lo cual ya  fue  comentado en el tópico 7. Para dar la información de los  estratos haga  click en  el número que lo representa (por ejemplo en la pantalla mostrada se hizo click en el número 1).

Columna 2: Cohesión de cada estrato en (ton/m2).

3: Angulo de fricción interna del material en (grados).

Columna 4: Peso unitario húmedo en (ton/m3).

Columna 5: Peso unitario saturado en (ton/m3).

Columna 6: Aquí se indica,  si los estratos que definen la litología que conforman el talud,  son Terraplenes o estratos naturales.  Para ello se usa  la letra "A" para representar los Terraplenes o rellenos artificiales y la letra "B" para representar los Estratos naturales.

Columna 7: En esta columna se da al programa los valores del Parámetro de presión intersticial. Bishop y Henke, citan valores de este parámetro iguales a 0.50 y 0.75 para los materiales de relleno típicos. Ejemplo, Peter Berry y David Reid tomaron para un terraplén compactado de arcilla fundado en roca, un valor de 0.73 para el análisis de estabilidad del talud en arcilla (se considera que el suelo compactado estaba parcialmente saturado, ejemplo a la humedad óptima). Estos mismos autores, en otro problema de análisis de estabilidad, de un terraplén conformado por un relleno granular fundado en arcilla saturada, dieron para el relleno granular un valor del parámetro  de cero y para la arcilla saturada un valor de 0.80. En Otro problema para un terraplén de una presa construido con arcilla, trabajaron con un valor del parámetro de presión intersticial igual 0.40, la presa está fundada sobre roca.

El valor del parámetro de presión intersticial, debe darse en los siguientes casos:

a) Para el caso de rellenos donde el suelo sea arcilloso o predominantemente plástico, ya que se generan excesos de sobrepresión debido al su propio peso.

b) En Suelos naturales conformados por material predominantemente plástico, cuando existan rellenos e independientemente del material con el cual se construyan, ya que estos últimos generan excesos de sobrepresión en estos estratos naturales.

Se debe indicar que los terraplenes  pueden estar fundados, en:

1) Caso de terraplenes fundados sobre suelos naturales. Estos suelos naturales pueden tener  una litología compuesta de uno o varios estratos, que soportan la carga del terraplén,  y donde  a través de ellos es posible que pase la Superficie Potencial de Falla.

2) Caso de terraplenes fundados sobre rellenos ejecutados anteriormente y que pueden considerarse como otro estrato natural y donde a su vez,  éste sobreyace sobre estratos naturales.

3) Caso de terraplenes fundados en roca. En este caso la superficie potencial de falla pasa por el cuerpo del terraplén.

Columna 8: Esta columna almacena los valores del coeficiente de consolidación vertical correspondiente al suelo de terraplenes o rellenos y de los estratos naturales, siempre que el suelo tenga propiedades plásticas. Esto significa que para los suelos granulares, los valores del coeficiente de consolidación vertical son cero (Cv =0).  Además se debe indicar que los valores de Cv deben ser dados al programa, cuando se vaya a tomar en cuenta la consolidación (disipación del exceso de presión de poros en suelos con plasticidad) que ocurre durante la etapa de construcción, tanto en los terraplenes, como en los estratos naturales constituidos por suelos predominantemente con características plásticas.

Algunos valores del coeficente de consolidación vertical para suelos, son los siguientes:

Para el límite inferior en recompresión y Límite líquido de 30: Cv = 0.035 cm2/seg

Para el límite inferior en recompresión y Límite líquido de 60: Cv = 0.0035 cm2/seg

Para el límite inferior en recompresión y Límite líquido de 100: Cv = 0.0004 cm2/seg

Para compresión virgen inalterada y límite líquido de 30: Cv = 0.005 cm2/seg

Para compresión virgen inalterada y límite líquido de 60: Cv = 0.001 cm2/seg

Para compresión virgen inalterada y límite líquido de 30: Cv = 0.0004 cm2/seg

Para límite superior remoldeada y límite líquido de 30: Cv = 0.0012 cm2/seg

Para límite superior remoldeada y límite líquido de 60: Cv = 0.0003 cm2/seg

Para límite superior remoldeada y límite líquido de 100: Cv = 0.0001 cm2/seg

Columna 9: Contendrá los tiempos de construcción de los rellenos o terraplenes. El tópico 12 presenta más información al respecto.  Lógicamente, para los estratos identificados con la letra (B), es decir estratos naturales estos valores son cero.

Algunos comentarios de las notas que aparecen en la pantalla:

A partir de la Nota 1 se interpreta, que solamente cargas externas sobre el suelo natural, pueden generar excesos de sobrepresión.

La Nota 3 toma en cuenta terraplenes, que pueden ser construidos por varios tipos de materiales, por ejemplo las capas superiores son de mejor calidad y las capas inferiores son materiales con menos exigencias en cuanto a las propiedades físicas e hidráulicas.

A continuación puede Seleccionar el tema de su interés.

Pantalla Inicial-Información Inicial

Parámetros de cálculo iniciales

Cambio de parámetros de resistencia

Presentación del cálculo de esfuerzos

Coordenadas de la superficie del talud

Coordenadas de la superficie de falla - nivel freático

Insertar estratos - Coordenadas de las líneas de estratificación

Propiedades geomecánicas del macizo rocoso

Presas de tierra

Cargas uniformemente distribuidas sobre el talud

Terraplenes de arcilla

Información respecto al significado de parámetros instantáneos

Cargas lineales aplicadas en el talud

Gráficas de esfuerzos y geometría del talud


Presas de tierra
Análisis de los taludes de presas de tierra.

A continuación se presentan algunos detalles que deben tomarse en cuenta en el análisis de los taludes en presas de tierra.

Para el caso de embalse lleno: La fig. 6  muestra este caso, donde se aprecia:

Superficie del Nivel freático representado por los ptos N1, N2, N3, N4, N5. Los ptos (N1, N2) representan el embalse lleno y los ptos (N2, N3, N4, N5) representan la línea de corriente superior ubicada dentro del cuerpo de la presa y obtenida con la parábola de Kozeny. Todos estos puntos en el caso de embalse lleno debe tomarse como representación del  nivel  freático. Para la  parábola  de  Koseny  se deben tomar  los  suficientes ptos de coordenadas para darlos al programa para una buena definición  del nivel freático.

La Superficie del talud representado por los puntos (T1, T2, T3, T4, T5 y T6). Aquí se aprecia la coincidencia del pto T1 con el pto E11, y del pto T2 conel punto E12 de la priemra línea  de estratificación. Los ptos T2 y T3, corresponden a la superficie inclinada  del talud aguas arriba. Los ptos T3 y T4 definenla cresta de la presa. Los ptos T4 y T5 definen el talud aguas abajo. Los ptos T5 y T6 coinciden con el eje de referencia "X".

La Superficie potencial de falla (SPF) del talud aguas arriba y del talud aguas abajo, están geométricamente definidas por arcos de círculos. En la fig. 6, también se observa que las dovelas 1 y 2 están ubicadas  en el cuerpo del terraplén sin agua por encima de la cara del talud, mientras que las dovelas desde la 3 hasta la 11 están cubiertas  por el agua del embalse. Debemos  indicar que en el análisis por los  métodos de equilibrio límite, el peso del  agua por  encima del talud,  se le suma al peso de cada dovela, y  adicionalmente el empuje del agua total, se aplica como  una  carga puntual horizontal a un tercio de la  altura del embalse (ver tópico de cargas puntuales).

Para el talud aguas abajo, la SPF pasa totalmente por el cuerpo del terraplén, quedando ubicada parte de las dovelas desde la 1  hasta la 7 dentro de la zona  saturada del terraplén; las dovelas 8, 9 y 10, están fuera de la línea de corriente superior.

Líneas de estratificación en el caso de presas deben ser dadas al programa, siguiendo las siguientes recomendaciones:

En la fig. 6, la primera línea de estratificación queda definida por los ptos (E11, E12, E13), donde los ptos (E11, E12) es el pie de la presa.  El material correspondiente al estrato definido por esta línea de  estratificación es el suelo del cuerpo de la presa, el cual  tendrá cierta cohesión y fricción. Si el cuerpo de la presa estuviera  definido  por varios materiales,  entonces  eso  requiere la definición de más  líneas  de estratificación para cada uno  de esos materiales que el programa los considera como estratos. En esa fig. se aprecia que el pto T6 del talud coincide con el pto E13 del  estrato 1. El peso unitario de este  estrato es el correspondiente al del cuerpo del terraplén. Debemos de recordar aquí, que este estrato debe estar definido con la letra "A" en la pantalla de las características geomecánicas de  los estratos, con un valor de parámetro  de  presión  intersticial (el cual será cero si el suelo es granular), con  un coeficiente de consolidación  (el cual también  puede ser cero si el suelo granular) y un tiempo de construcción determinado.

La segunda línea de estratificación en la fig. 6,  está  determinada por los ptos E21 y E22. Esta línea estará por debajo del sistema de referencia y por tanto tendrá valores de ordenadas negativos. El material correspondiente a este estrato, es el correspondiente al soporte del cuerpo de la presa, por ejemplo roca. Se considera de un cierto espesor, aunque la SPF no pase por este estrato.

La fig. 7 corresponde a una sección de Presa, conformada por varios materiales. Tomando en consideración, la variedad de materiales que conforman el relleno de la presa,  las líneas de estratificación deben definirse con un poco más de cuidado. Se aprecia las áreas correspondientes a los materiales que conforman el núcleo y cuerpo principal de la presa. El resto de áreas corresponden  al sistema de filtros y material superficial para la protección de los taludes.

Algunas observaciones respecto a la fig. 7:

a) La línea de color negro delgada corresponde a la superficie de la presa, y por tanto define al talud.

b) Las líneas de mayor espesor y de diferentes colores (continúas y segmentadas), representan los límites donde cambia el material en la presa.

c) Las líneas de mayor espesor (continúas y segmentas) deben tomarse como líneas de estratificación que separan los estratos.

Los círculos azules son puntos de intersección entre las líneas de estratificación con el talud ó entre dos ó más líneas de estratificación. Las  coordenadas de esos ptos deben ser dadas con la misma precisión,  tanto para el talud como para las líneas de estratificación.

A continuación se indica los puntos que definen la geometría del talud así como la geometría de las líneas de estratificación.

Puntos de coordenadas del talud (línea delgada color negro): 1,2,3,4,5,54,6,7,8,24,9,10,11,12,13,34,45,46,47,14,15

Línea de estratificación del estrato Nº 1 (línea continua amarilla gruesa): 1,2,3,16,53,54,...., y todos los ptos después del 54 hasta  el 15 que corresponden al talud.

Línea de estratificación del estrato Nº 2 (línea continua marrón claro gruesa): 1,2,3,16,53,6....,y todos los ptos después del 6 hasta  el 15 que corresponden al talud.

Línea de estratificación del estrato Nº 3 (línea continua naranja  gruesa): 1,2,3,16,53,6,7,23,24....,y todos los ptos después del 24 hasta  el 15 que pertenecen  al talud.

Línea de estratificación del estrato Nº 4 (línea continua verde oscuro  gruesa): 1,2,3,16,17,18,19,20,21,22,23,....,y todos los ptos después del 23 hasta  el 15 que  definen el estrato Nº 3.

Línea de estratificación del estrato Nº 5 (línea continua azul claro gruesa): 1,2,3,16,17,18,19,20,21,22,23,25,28,29,30,31,33,34,....,y todos los ptos 4 después del 34 hasta  el 15, definen el estrato Nº 4.

Línea de estratificación del estrato Nº 6 (línea continua marrón oscuro gruesa): 1,2,3,16,17,18,19,20,21,22,23,25,26,55,35,36,37,38,56,39,40,32,33,34, y todos los ptos después del 34 hasta  el 15, definen el estrato Nº 5.

Línea de estratificación del estrato Nº 7 (línea continua verde claro gruesa): 1,2,3,16,17,18,19,20,21,22,23,.......,y todos los ptos después del 23 hasta  el 15, definen el estrato Nº 6.

Línea estratificación del estrato Nº 8 (línea  amarilla segmentada): 1,2,3,16,17,18,19,20,21,22,23,25,26,55,35,36,37,38,41,32,33,34..........,y todos los ptos después del 34 hasta  el 15, que definen el estrato Nº 7.

Línea estratificación del estrato Nº 9 (línea  anaranjada segmentada): 1,2,3,16,17,18,19,20,21,22,23,25,26,55,35,36,37,42,45 ..........,y todos los ptos después del 45 hasta  el 15, que definen el estrato Nº 8.

Línea estratificación del estrato Nº 10 (línea  verde oscuro segmentada): 1,2,3,16,17,18,19,20,21,22,23,25,26,55,35,36,43,46 ..........,y todos los ptos después del 46 hasta  el 15, que definen el estrato Nº 9.

Línea estratificación del estrato Nº 11 (línea  azul oscuro segmentada): 1,2,3,16,17,18,19,20,21,22,23,25,26,55,35,44,47 ..........,y todos los ptos después del 47 hasta  el 15, que definen el estrato Nº 10.

Línea estratificación del estrato Nº 12 (línea  azul claro segmentada): 1,2,3,16,17,18,19,20,21,22,23,25,26,27,14,15.

Línea estratificación del estrato Nº 13 (línea  marrón oscuro segmentada): 1,2,3,16,17,18,19,48,57,58,27,14,15.

Línea estratificación del estrato Nº 14 (línea continua violeta): 1,2,17,18,19,48,57,58,27,14,15.

Línea estratificación del estrato Nº 15 (línea continua negro): 1,2,17,18,57,58,27,14,15.

Línea estratificación del estrato Nº 16 (línea continua negro): 1,2,17,18,57,49,50,51,52,27,14,15.

La geometría de La fig. 6 y 7, ayuda a entender  como debemos dar  la información al programa de las coordenadas del talud, nivel freático, superficie de falla y estratos (cada diseño de presa variará un poco).

Cuando el embalse está lleno, y se desea analizar los  taludes aguas arriba y aguas abajo con el embalse lleno. Se recomienda para este caso de análisis lo siguiente:

1) Analice primero el talud aguas arriba (EMBALSE LLENO), proporcionándole al programa todos los INPUT requeridos. En este análisis el programa calcula las presiones de poros por diferencia de cotas de la superficie del nivel freático con respecto a las cotas de la superficie de falla. De esta manera se obtendrán unos resultados que los debemos guardar en un archivo. Sin embargo, Ud puede mejorar la precisión en los resultados anteriores, siguiendo la siguiente ruta:

•	Una vez que tenga los resultados anteriores, haga el cálculo con parámetros instantáneos,  entrando a la opción "Parámetros de cálculo iniciales", y en parámetros instantáneos se debe dar al programa la opción "3"

•	Luego vaya a la opción "Cambio de parámetros de resistencia" y en la columna de "Presión de poros" modifique los valores estimados por el programa. Los valores de la presión de poros (corregidos)que el usuario puede dar,  los puede obtener con la ayuda de la red de flujo.

•	Ordene al programa realizar el cálculo por "Parámetros instantáneos" tomando en cuenta que no se hizo ningún cambio de geometría o características geomecánicas.  Luego guarde los resultados en otro archivo.

2) Analice en segundo lugar, el talud aguas abajo usando el mismo archivo donde ha guardo los resultados del talud aguas arriba, teniendo en consideración que la superficie de falla tiene otras coordenadas y radio. Ojo, con las presiones de poros. Estas deben ser las obtenidas a través de la red de flujo, y esos valores los da en la columna de presión de poros modificada. La demás información queda igual.

Para el caso de DESEMBALSE RÁPIDO : La fig. 8 muestra este caso, donde se aprecia:

El nivel de aguas cuando el embalse está lleno y el nivel del agua luego del desembalse. Para este análisis de desembalse, las coordenadas del Nivel freático son las mismas como si el embalse está lleno. Por tanto esos puntos son:

Para superficie del nivel freático: Ptos N1, N2, N3, N4, N5. Las coordenadas de N1 y N2, definen el nivel del embalse lleno.  Los ptos N2, N3, N4 y N5, se toman como parte del nivel freático y representan la línea de corriente de flujo superior obtenida con la parábola de Kozeny corregida. Se deben tomar los suficientes puntos para representar la parábola de Koseny. Para el Talud: Ptos T1, T2, T3, T4, T5 Y T6.

Para La Superficie potencial de falla (SPF): La SPF está definida por un arco de círculo que intersecta la cresta de la presa y pasa por el pie del talud. Tomando en cuenta lo indicado para embalse lleno, las dovelas desde la 1 hasta la 9, no están cubiertas por el agua del embalse, mientras que la dovela 10 y 11, tienen cierta carga de agua por encima, la cual es muy pequeña.  Por tanto en este caso, el programa no tomará el peso del agua por encima del talud de la presa para la estimación de los esfuerzos. En el análisis por los métodos de equilibrio límite, lógicamente el peso de las dovelas es el correspondiente únicamente al peso del suelo que la define. Sin embargo, la presión de poros en la base de cada dovela, es la producida en la condición de embalse lleno.

Para el caso de desembalse rápido, Peter Berry - David Reid,  recomienda dar un valor de (B=1) al parámetro de presión intersticial, cuando se analiza la estabilidad del talud aguas arriba, para garantizar mayor seguridad, ya que el material de relleno tiende a saturarse debido al flujo estacionario prolongado.  Sin embargo ya en tópico 6, se comentó lo referente a este parámetro (s.r Debemos tener cuidado en la interpretación que hacen los autores mencionados, en su libro). Este parámetro lo que permite estimar es el exceso de presión de poros que se produce en suelos plásticos (arcillosos, limos plásticos), generados por rellenos.

A continuación puede Seleccionar el tema de su interés.

Pantalla Inicial-Información Inicial

Parámetros de cálculo iniciales

Cambio de parámetros de resistencia

Presentación del cálculo de esfuerzos

Coordenadas de la superficie del talud

Coordenadas de la superficie de falla - nivel freático

Insertar estratos - Coordenadas de las líneas de estratificación

Propiedades geomecánicas del macizo rocoso

Características geomecánicas de los estratos de suelos

Cargas uniformemente distribuidas sobre el talud

Terraplenes de arcilla

Información respecto al significado de parámetros instantáneos

Cargas lineales aplicadas en el talud

Gráficas de esfuerzos y geometría del talud


Cargas uniformemente distribuidas sobre el talud
Cargas uniformemente distribuidas en la cara del talud en la dirección "x", "y".

La fig.9, muestra algunos sectores del talud donde se ilustra la aplicación de cargas uniformemente distribuidas. Se aprecia que en la cara del talud donde existe  un corte se presenta la aplicación de una carga “qy” cuyo valor será positivo cuando aplique compresión al talud. También en la cresta del talud se ilustra la aplicación de una carga inclinada, que genera un esfuerzo "qy" y "qx", y donde ambas se introducen con valores positivos ya que aplican compresión al talud.

Puede observarse, que en los sectores del talud donde se ilustra la aplicación de las cargas "qx, qy",  los ptos que representan las coordenadas (xo, yo) y (xf, yf), corresponde al comienzo y terminación de la aplicación de las cargas.

En cuanto la convención de signos, se tiene: Las cargas "qx" tendrán dirección horizontal y serán positivas cuando aplique  compresión al talud. Las cargas "qy" tendrán dirección vertical y serán positivas cuando aplique compresión al talud.

Los esfuerzos que produce una pantalla de concreto anclada al talud, se dan al programa, descomponiendo la presión que ejerce la pantalla, en los esfuerzos  “qx” y “qy”.

El programa presenta la pantalla 20, a través de la cual se le dan los valores de las cargas externas actuando sobre el talud. Aquí se aprecian los botones para agregar, borrar, modificar los valores de estas cargas. Igualmente existen unas notas que le ayudan al usuario a dar al programa los INPUT de las coordenadas del tramo donde actúan las cargas y signo de éstas. Para modificar o borrar cualquier valor, haga click en el valor de abscisa del primer punto del  tramo, luego modifique y agregue nuevamente ó borre.  Una vez que haya dado las cargas respectivas, presione el botón aceptar.

A continuación puede Seleccionar el tema de su interés.

Pantalla Inicial-Información Inicial

Parámetros de cálculo iniciales

Cambio de parámetros de resistencia

Presentación del cálculo de esfuerzos

Coordenadas de la superficie del talud

Coordenadas de la superficie de falla - nivel freático

Insertar estratos - Coordenadas de las líneas de estratificación

Propiedades geomecánicas del macizo rocoso

Características geomecánicas de los estratos de suelos

Presas de tierra

Terraplenes de arcilla

Información respecto al significado de parámetros instantáneos

Cargas lineales aplicadas en el talud

Gráficas de esfuerzos y geometría del talud


Terraplenes de arcilla
Terraplenes o rellenos construidos con suelos con propiedades predominantemente plásticas.

La fig. 10, presenta tres casos donde se muestra la estructura del cuerpo del terraplén fundado en roca. Aquí se explicará cómo debe dársele al programa los valores del coeficiente de consolidación vertical Cv y del tiempo de construcción tc, lo cual permitirá estimar la consolidación (asentamiento) debido a la disipación del exceso de presión de poros que se genera durante la construcción. Recordemos, que el exceso de presión de poros lo estima el programa a partir del parámetro de presión intersticial del material (suelos con plasticidad) y peso del terraplén por encima del punto en consideración.

Veamos cada caso:

Caso "a" de la Fig. 10: Se presenta un terraplén conformado por un solo tipo de material y que se considera es arcilla, y por tanto debe producirse cierta  consolidación durante la construcción del mismo. En la figura se indica los puntos de coordenadas del talud, de la superficie de falla y de las líneas de estratificación. Se aprecia, que al programa en este caso se le debe dar las coordenadas de dos líneas de estratificación (Le_1, Le_2). Le_1 corresponde a la base del terraplén y por tanto representa al suelo que constituye todo el cuerpo del terraplén; Le_2 representa el espesor de roca (se pude considerar que este estrato de roca no existe y tomar solamente el terraplén), sobre la cual está fundado el terraplén. En este caso cuando se introduzca  al programa los valores de Cv (coeficiente de consolidación vertical) y tc (tiempo de construcción) en la pantalla "Características de los estratos de suelos", para cada estrato ó líneas de estratificación (cada línea de estratificación representa un estrato), se tendrá en consideración lo  siguiente:

Para Le_1: El valor de Cv debe ser el correspondiente a la arcilla y tc será el tiempo de construcción desde que se inicia los rellenos hasta el final de los mismos.

Para Le_2: El valor de Cv es cero por ser roca el material (es opcional dar este estrato) de fundación y tc es cero por ser un estrato natural. Aunque todos los demás parámetros deben ser dados (cohesión, fricción, pesos unitarios, etc.). El parámetro de presión intersticial  también es cero (caso roca o material sin plasticidad).  Si el estrato natural es arcilla o limo plástico, donde se pueden generar exceso de presión de poros por la carga de un terraplén, el parámetro de presión intersticial debe ser dado al programa para esos materiales, para tomar en cuenta el incremento de la presión de poros. Igualmente, si el estrato natural es arcilla o limo plástico, y se desea tomar en cuenta la disipación del exceso de la presión, durante la construcción de un terraplén, entonces también debe darsele al programa el coeficiente de consolidación vertical para esos estratos. Recordemos, que el tiempo de construcción de cualquier estrato natural es cero, independientemente de su ubicación en el perfil.

Caso "b" de la Fig. 10: Se presenta un terraplén conformado por dos tipos de material: Un dren en la base del relleno y el cuerpo del terraplén de arcilla. La arcilla del terraplén debe producir cierta consolidación durante la construcción del mismo, ya que el  dren de la base permitirá esa consolidación de la arcilla. En la figura se indica los puntos de coordenadas del talud, de la superficie de falla y de las líneas de estratificación. Se aprecia que al programa en este caso se le debe dar las coordenadas de tres líneas de estratificación (Le_1, Le_2, Le_3). Le_1 corresponde al tope del dren donde comienza el relleno de arcilla y que representa al suelo del cuerpo del terraplén. Le_2 corresponde a la base del dren y representa al suelo que constituye el dren entre (Le-1 y Le_2). Le_3 representa el espesor de roca (es opcional) sobre la cual está fundado el terraplén.

En este caso  cuando se dé la información al programa,  los valores de Cv (coeficiente de consolidación vertical) y tc (tiempo de construcción),  en la pantalla "Características de los estratos de suelos", se tendrá en consideración lo siguiente:

Para Le_1: El valor de Cv debe ser el correspondiente a la arcilla y tc será el tiempo de construcción desde que se inicia los rellenos hasta el final de los mismos. Por ser arcilla tendrá un valor del parámetro de presión intersticial, además de la cohesión, fricción y pesos unitarios.

 Para Le_2: El valor de Cv es cero por ser un dren (material entre Le_1 y Le_2) y tc es el tiempo construcción desde que se inicia los rellenos hasta que se alcance la cota de la línea estratificación 1 (Le_1), es decir el tiempo de construcción del dren. Para este material el parámetro de presión intersticial es cero.

Para Le_3: El valor de Cv es cero por ser roca el material de fundación y tc es cero por ser un estrato natural. Igualmente el valor del parámetro intersticial también es cero por ser roca. Los demás parámetros deben ser dados al programa.

Caso "c" de la Fig. 10: Se presenta un terraplén conformado por dos tipos de material: Drenes ubicados en el cuerpo del terraplén y capas de material arcilloso entre los drenes. En las capas de arcilla se debe producir cierta consolidación durante la construcción de los mismos debido a la disipación del exceso de sobrepresión que ocurre por  presencia de los drenes. El exceso de sobrepresión lo genera el propio peso del terraplén. En la figura se indica los puntos de coordenadas del talud, de la superficie de falla y de las líneas de estratificación. Se aprecia que al programa en este caso, se le debe dar las coordenadas de nueve líneas de estratificación (Le_1, Le_2, Le_3, Le_4, Le_5, Le_6, Le_7, Le_8, Le_9). Le_1 corresponde al tope del dren "1" (visto de arriba hacia abajo) y representa a la arcilla que se ubica entre Le_1 y el tope del terraplén. Le_2 corresponde a la base del dren "1" y representa al suelo que constituye el dren 1 entre (Le-1 y Le_2). Le_3 corresponde al tope del dren "2" y representa a la arcilla que se ubica  entre Le_3 y  Le_2. Le_4 corresponde  a la base del dren "2"y representa al suelo que constituye el dren "2" entre (Le-4 y Le_3). Le_5 corresponde al tope del dren "3" y representa a la arcilla  que se ubica  entre Le_4 y  Le_5. Le_6 corresponde a la base del dren "3"y representa al suelo que constituye el dren "3" entre (Le-5 y Le_6). Le_7 corresponde al tope del dren "4" y representa a la arcilla que se ubica  entre Le_6 y  Le_7. Le_8 corresponde a la base del dren "4"y representa al suelo que constituye el dren "4" entre (Le-7 y Le_8). Le_9 representa el espesor de roca sobre la cual  está fundado el terraplén.

En este caso, cuando se le proporcione al programa los valores de Cv (coeficiente de consolidación vertical) y tc (tiempo de construcción) en la pantalla "Características  de los estratos de suelos" se tendrá en consideración lo siguiente:

Para Le_1: El valor de Cv debe ser el correspondiente a la arcilla (entre Le_1 y tope del terraplén) y tc será el tiempo de construcción desde que se inicia los rellenos hasta el final de los mismos. Esta línea representa el primer estrato en la pantalla de INPUT de datos (estrato 1 de arcilla).

Para Le_2: El valor de Cv es cero por ser un dren (material entre Le_1 y Le_2) y tc es el tiempo construcción desde que se inicia los rellenos hasta que se alcance la cota de la línea estratificación 1 (Le_1). Esta línea (Le_2) representa el segundo estrato (dren 1).

Para Le_3: El valor de Cv debe ser el correspondiente a la arcilla (entre Le_3 y Le_2) y tc será el tiempo de construcción desde que se inicia los rellenos hasta que se alcance la cota de la línea estratificación 2 (Le_2). Esta línea (Le_3) representa el tercer estrato en la pantalla de datos (estrato 2 de arcilla).

Para Le_4: El valor de Cv es cero por ser un dren (material entre Le_3 y Le_4) y tc es el tiempo construcción desde que se inicia los rellenos hasta que se alcance la cota de la línea estratificación 3 (Le_3). Esta línea representa el cuarto estrato en la pantalla de datos (dren 2).

Para Le_5: El valor de Cv debe ser el correspondiente a la arcilla (entre Le_5 y Le_4) y tc será el tiempo de construcción desde que se inicia los rellenos hasta que se alcance la cota de la línea estratificación 4 (Le_4). Esta línea (Le_5) representa el quinto estrato en la pantalla de datos (estrato 3 de arcilla).

Para Le_6: El valor de Cv es cero por ser un dren (material entre Le_5 y Le_6) y tc es el tiempo construcción desde que se inicia los rellenos hasta que se alcance la cota de la línea estratificación 5 (Le_5). Esta línea (Le_6) representa el sexto estrato en la pantalla de datos (dren 3).

Para Le_7: El valor de Cv debe ser el correspondiente a la arcilla (entre Le_6 y Le_7) y tc será el tiempo de construcción desde que se inicia los rellenos hasta que se alcance la cota de la línea estratificación 6 (Le_6). Esta línea representa el séptimo estrato en la pantalla de datos (estrato 4 de arcilla).

Para Le_8: El valor de Cv es cero por ser un dren (material entre Le_7 y Le_8) y tc es el tiempo construcción desde que se inicia los rellenos hasta que se alcance la cota de la línea estratificación 7 (Le_7). Esta línea representa el octavo estrato en la pantalla de datos (dren 4, ubicado en la base del terraplén).

Para Le_9: El valor de Cv es cero por ser roca (entre Le_8 y Le_9) y tc es cero por ser un estrato natural. Esta línea representa el noveno estrato en la pantalla de datos (material de fundación  del terraplén).

La fig. 11,  los tiempos de construcción están referidos al tiempo de terminación de la presa, para los estratos superiores. Esto es un requerimiento del programa para hacer las estimaciones correctas. Los estratos inferiores, los tiempos de construcción estarán referidos al número de estrato inmediatamente superior.

Otras consideraciones en terraplenes: La estructura del terraplén puede ser predominantemente granular o predominantemente plástica. Sin embargo según los sistemas de clasificación de la AASHTO, un suelo granular con un porcentaje de finos plásticos mayor del 12%, es un material con condiciones de drenaje poco favorables, a la estabilidad de un terraplén.   En este sentido se indica:

1) Si el suelo del terraplén es predominantemente granular y existen estratos naturales predominantemente plásticos subyacentes al terraplén, se puede tomar en cuenta la disipación de presión de poros en esos estratos naturales durante el tiempo de construcción del terraplén. Por tanto al programa debe dársele el tiempo de construcción del terraplén y los valores de Cv de los estratos naturales plásticos.

2) Si el suelo del terraplén  y estratos naturales subyacentes al terraplén son predominantemente plásticos, se puede tomar en cuenta la disipación de presión de poros en el terraplén y en los estratos naturales durante el tiempo de construcción del terraplén. Por tanto al programa debe dársele el tiempo de construcción del terraplén y los valores de Cv del terraplén y de los estratos naturales plásticos.

3) Si el suelo del terraplén es predominantemente plástico y los estratos naturales  subyacente al terraplén son granulares, se puede tomar en cuenta la disipación de presión de poros en el terraplén durante el tiempo su construcción. Por tanto al programa debe dársele el tiempo de construcción del terraplén y los valores de Cv del suelo que lo conforma.

4) Si el suelo del terraplén es predominantemente granular y no existen estratos naturales predominantemente plásticos subyacente al terraplén, no existirán presiones de poros en el terraplén ni en estratos naturales, durante el tiempo de construcción del terraplén. Por tanto los valores de Cv para el terraplén y estratos naturales son cero.

5) Si el suelo del terraplén es predominantemente granular, con presencia de finos plásticos mayor del 12%, se considerará que consolidación del cuerpo del terraplén durante su construcción, dependerá del porcentaje de finos presentes y del  grado de plasticidad de la arcilla, para lo cual se debe tomar en cuenta los ensayos de laboratorio en la estimación del valor de Cv.

Por último, a continuación se presenta los resultados de dos  análisis de estabilidad, hechos a  un terraplén de arcilla de 13.20 m de altura:

En el primer problema  (Fig. 12) el terraplén está conformado por un relleno de arcilla de 12.90 m, y un dren en la base 0.30 m, el cual se apoya en base rocosa  de 10 m  de espesor; en la tabla de las características de los estratos, se ha indicado, que la construcción del terraplén dura 0.20 meses, mientras que para el relleno de arcilla se estima en un tiempo de construcción de 5.80 meses; el factor de seguridad al deslizamiento, obtenido aplicando Bishop, resultó  ser  1.23 (FS = 1.23).

El segundo problema analizado (fig. 13), es el terraplén  anterior de 13.20 m de altura, pero con la presencia de 4 drenes de 0.30 m de espesor, ubicados  entre  capas de arcilla de 3 m de espesor; la tabla de características de los estratos, muestra los tiempos de construcción donde finaliza cada dren y cada capa de arcilla (tiempo medido desde el inicio t= 0 de la construcción del terraplén); se aprecia que la construcción del terraplén dura 6 meses; el tiempo de construcción de cada dren  varía de 0.10 meses a 0.20 meses, y los tiempos de construcción de las capas de arcilla está entre 1.80 meses a 0.90 meses. En este caso, el factor de seguridad obtenido aplicando Bishop, fue de 1.53 (FS =1.53). Entonces se aprecia, el efecto de los drenes, en el incremento de la estabilidad del terraplén.

A continuación puede Seleccionar el tema de su interés.

Pantalla Inicial-Información Inicial

Parámetros de cálculo iniciales

Cambio de parámetros de resistencia

Presentación del cálculo de esfuerzos

Coordenadas de la superficie del talud

Coordenadas de la superficie de falla - nivel freático

Insertar estratos - Coordenadas de las líneas de estratificación

Propiedades geomecánicas del macizo rocoso

Características geomecánicas de los estratos de suelos

Presas de tierra

Cargas uniformemente distribuidas sobre el talud

Información respecto al significado de parámetros instantáneos

Cargas lineales aplicadas en el talud

Gráficas de esfuerzos y geometría del talud


Información respecto al significado de parámetros instantáneos
Gráficas y ecuaciones referidas a la estimación de parámetros instantáneos.

La fig. 14 y 15, muestran  gráficas correspondientes a envolventes de resistencia de Mohr-Coulomb, donde se plotea la máxima resistencia al corte del material existente en la superficie potencial de falla (SPF) que se esté analizando versus los esfuerzos normales presentes en la SPF. La fig. 14 corresponde a la envolvente de un solo material que se considera es el mismo a lo largo de la SPF, apreciándose la forma curva que tiende a tener la envolvente para esfuerzos normales bajos, lo cual se corresponde con el comportamiento de la envolvente para suelos. La fig. 15 presenta tres envolventes de resistencia, lo cual significa que a lo largo de la SPF están presentes tres materiales, es decir la SPF pasará probablemente por tres estratos diferentes, donde el material de menor resistencia es el correspondiente a la envolvente 3, el material de mayor resistencia será el definido por la envolvente 1, mientras la envolvente 2 corresponde a un material un poco de mejores características al 3.

Los parámetros instantáneos en el caso de rocas se obtienen aplicando las ecuaciones de Balmer, las cuales se expresaron en función del criterio de rotura de Hoek y Brown, siguiendo la metodología de Ucar (ecuación  2 y 3), donde  la resistencia al corte (ec. 2) y el esfuerzo normal efectivo (ec. 3), está en función de los parámetros (m,s) de Hoek y Brown, así como del esfuerzo principal menor sig_3, de la resistencia a la compresión simple sig_c, de la presión de poros "u" y de un coeficiente adimensional "a". Recordemos que para el caso de rocas, cuando el cálculo se hace a partir de los parámetros (m,s) de Hoek y Brown (ec. 1), aplicando el método de "Dov Leshchinsky - Ching - Chuan", el programa estima el tau de falla y los esfuerzos normales efectivos, en diferentes puntos de la superficie, lo cual permite luego hacer el análisis a través de parámetros instantáneos.

Los parámetros (c, fi) correspondientes a las  envolventes de resistencia presentadas en las fig. 15, pueden ser estimados a través de un análisis de regresión, donde se cumpla para los parámetros (m,s) la condición m(i) = m(i+1) y s(i) = s(i+1), es decir que un punto formará parte de la regresión, siempre y cuando los parámetros (m, s) sean iguales entre puntos consecutivos. Estos parámetros instantáneos son estimados a través de las ecuaciones 4 y 5, y en el programa se ha llamado (2) ENTRE PUNTOS en la opción PARÁMETROS DE CALCULO INICIALES.

También en el programa se tiene la opción (1) PUNTUALES en la opción PARAMETROS DE CALCULO INICIALES, específicamente para rocas (esto no aplica a suelos, dado que desde el inicio esos parámetros son input de datos). Esto se presentará cuando la SPF pasará a través de formaciones rocosas que se puede clasificar con una sola pareja (m,s), y en este caso la envolvente de falla de Mohr-Coulomb es curva y continua. En este caso los parámetros de resistencia los obtienen a partir de la ec. mostradas en el siguiente recuadro. Por tanto esta opción se aplicaría a la fig. 14.

No olvidemos,  que el programa también presenta la opción (3) Gráfica en la opción PARAMETROS DE CALCULO INICIALES. En este caso los parámetros se dan por pantalla. Está opción también se usa cuando se está trabajando en suelos, y ud modifica las presiones de poros.

Por último, para el caso de suelos se debe decir que tiene poca aplicación el concepto de parámetros instantáneos desde el punto de vista de cálculo, ya que el análisis siempre lo realizamos usando los parámetros (c, fi) que definen las características mecánicas del suelo o suelos que conforman el talud. Sin embargo el usuario puede cambiar cualquier valor por pantalla.

A continuación puede Seleccionar el tema de su interés.

Pantalla Inicial-Información Inicial

Parámetros de cálculo iniciales

Cambio de parámetros de resistencia

Presentación del cálculo de esfuerzos

Coordenadas de la superficie del talud

Coordenadas de la superficie de falla - nivel freático

Insertar estratos - Coordenadas de las líneas de estratificación

Propiedades geomecánicas del macizo rocoso

Características geomecánicas de los estratos de suelos

Presas de tierra

Cargas uniformemente distribuidas sobre el talud

Terraplenes de arcilla

Cargas lineales aplicadas en el talud

Gráficas de esfuerzos y geometría del talud


Cargas lineales aplicadas en el talud
Cargas lineales aplicadas en la cara del talud en la dirección "x", "y".

La fig. 16 se muestra de nuevo la aplicación de cargas Lineales. Vemos que la carga "Px" la produce el empuje "Eb" de un muro ubicado al pie del talud. Mientras que la carga "Py" puede ser producida por el peso del muro ( en el caso de elementos finitos este peso se aplicará en nodos de elementos finitos), el cual se concentrará  la base de una zapata continua. Px es positiva porque el muro aplica confinamiento al talud. En el caso de análisis por los métodos de equilibrio límite, el empuje total del muro (Eb = Px), se aplicara a un tercio de su altura (H/3), y habrá que definir la coordenada (x, y)  de ese punto donde se concentra. Py también será positiva cuando aplique compresión al talud y su dirección es vertical  (el peso del muro corresponde a una carga Py).  Está  carga está aplicada en determinado punto en la cara del talud, y al igual de las cargas (Px) es un requerimiento del programa definir esta  coordenada (x, y). En la figura, también se muestra la sección de una represa con embalse lleno, donde se aprecia el empuje (Ew = Px) que ejerce el agua sobre la cara del talud, donde su punto de acción de la misma estará a 1/3 de la altura del agua en el embalse.

Observe en la figura 16, que la superficie del trasdós del muro debe tomarse como parte de la superficie del talud en el análisis.

El programa presenta la pantalla 21, a través de la cual se le dan los valores de estas cargas externas, que pueden actuar sobre la superficie al talud. Aquí se aprecian los botones para agregar, borrar, modificar los valores de estas cargas. Igualmente existen unas notas que le ayudan al usuario a dar al programa los INPUT de coordenadas y signo de las cargas.

En el caso de presas, debemos resaltar los comentarios que se muestran en la pantalla 21. En este sentido, se indica:

•	La fuerza de empuje del agua (Ew = Px) debe ser proporcionada al programa, junto con su punto de aplicación ubicado exactamente en la cara del talud (debe coincidir con la geometría del talud). Esta fuerza de empuje solamente debe ser dada al programa en análisis.

•	Respecto al peso del agua, sobre la cara del agua arriba, no debe ser dado al programa, ya que éste las estima.

A continuación puede Seleccionar el tema de su interés.

Pantalla Inicial-Información Inicial

Parámetros de cálculo iniciales

Cambio de parámetros de resistencia

Presentación del cálculo de esfuerzos

Coordenadas de la superficie del talud

Coordenadas de la superficie de falla - nivel freático

Insertar estratos - Coordenadas de las líneas de estratificación

Propiedades geomecánicas del macizo rocoso

Características geomecánicas de los estratos de suelos

Presas de tierra

Cargas uniformemente distribuidas sobre el talud

Terraplenes de arcilla

Información respecto al significado de parámetros instantáneos

Gráficas de esfuerzos y geometría del talud


Gráficas de esfuerzos y geometría del talud
Graficas de esfuerzos a lo largo de la superficie potencial de falla (SPF) y geometría del talud.

La pantalla 22, presenta   el  menú de las  gráficas  que  el programa puede presentar, una  vez  hecho los cálculos.La  variación de los valores de los esfuerzos están ploteados versus los valores de las abscisas (x) a lo largo de la superficie potencial de falla (SPF).

El usuario puede seleccionar:

A continuación se presentan resultados de un problema analizado:

1) Gráfica de la variación de los esfuerzos principales menores versus las abscisas.

2) Gráfica de la variación de los esfuerzos principales mayores versus las abscisas.

3) Gráfica de la variación de los esfuerzos normales totales versus las abscisas.

4) Gráfica de la variación de los esfuerzos normales efectivos versus las abscisas.

5) Gráfica de la variación de los esfuerzos tangenciales movilizados versus las abscisas.

6) Gráfica que relaciona el esf. cortante en la falla (tau en la falla)  versus esf. normales efectivos.

7) Gráfica de esfuerzos normales totales, normales efectivos y esf. tangenciales movilizados versus las abscisas.

8) Gráfica de esfuerzos principales (sigama 1 y sigma 3) versus las abscisas.

9) Gráfica de la geometría del talud.

10) Gráfica de la geometría del talud.

Pantalla Inicial-Información Inicial

Parámetros de cálculo iniciales

Cambio de parámetros de resistencia

Presentación del cálculo de esfuerzos

Coordenadas de la superficie del talud

Coordenadas de la superficie de falla - nivel freático

Insertar estratos - Coordenadas de las líneas de estratificación

Propiedades geomecánicas del macizo rocoso

Características geomecánicas de los estratos de suelos

Presas de tierra

Cargas uniformemente distribuidas sobre el talud

Terraplenes de arcilla

Información respecto al significado de parámetros instantáneos

Cargas lineales aplicadas en el talud