Factores de Seguridad y Métodos de Estabilidad en Diseño Geotécnico

Factor de Seguridad

Factor de seguridad: cociente entre la resistencia disponible y la movilizada (Mohr-Coulomb).

Clasificaciones Geotécnicas

Clasificaciones geotécnicas: según la estructura del suelo, primeros deslizamientos o deslizamientos a favor de superficies de rotura preexistentes. Valores pico en el primero o residuales en el segundo (arcillas de elevada plasticidad) o según la presión intersticial: las arcillas NC no disipan presiones de forma rápida, y en las arcillas SC sin drenaje no es el caso más desfavorable, incluso contrario a la seguridad.

Hipótesis

Hipótesis: talud indefinido en la superficie horizontal, bidimensionalidad. Mecanismo de rotura a favor de superficies de deslizamiento en bloques. Criterio de rotura (M-C). Cada bloque en equilibrio. Factor de seguridad constante en toda la superficie. Esto es restrictivo porque equivale a tomar para cualquier suelo del talud, el mismo grado de movilización de cohesión y rozamiento de la resistencia. También, aunque el terreno sea homogéneo, la resistencia varía en función de las deformaciones y valores pico o residuales, cambiando el CS de un punto a otro.

Ábacos

Ábacos: basados en el círculo de rozamiento con la hipótesis conservadora de concentración de tensiones en un solo punto del círculo. Puede emplearse para estudiar la estabilidad de los suelos homogéneos tipo suelo o roca muy fracturada, sin considerar situaciones sin drenaje o a corto plazo. Solo consideran círculos de pie y ángulo mínimo de 5 grados.

Métodos Aproximados

Métodos aproximados: no cumplen todas las condiciones de equilibrio.

• Fellenius: rotura y resistencia movilizada, equilibrio de momentos, equilibrio de fuerza vertical perpendicular a la base. Muy sencillo de aplicar. Factor de seguridad muy conservador en ángulos centrales grandes y presión intersticial elevada.
• Bishop: rotura y resistencia movilizada, equilibrio de momentos, equilibrio de fuerza vertical. Mejora el FS.
• Fellenius y Bishop no equilibran fuerzas horizontales, son para mecanismos rotacionales.
• Janbu: rotura y resistencia movilizada pero equilibrio en horizontal. Conservador, propone ajuste.
• Apropiado para deslizamientos traslacionales.

Métodos Rigurosos

Métodos rigurosos: se cumplen todos los equilibrios, buenos para cualquier forma de rotura.

• Morgenstein Price: equilibrio de momentos como Bishop y horizontales como Janbu.

Inclinómetros

Inclinómetros: detectan superficies de deslizamiento durante el sondeo. La tubería flexible del sondeo sigue el movimiento del terreno. Muy fiable, pero presenta problemas si hay movimientos rápidos y grandes.

Anclajes

• Anclaje IU: inyección una sola vez, se introduce la lechada desde el fondo y de abajo hacia arriba, desalojando agua y detritus, en toda la longitud del anclaje.
• Anclaje IR: inyección repetitiva. Primero se hace una IU y luego se vuelve a inyectar en varias fases y a través de varios puntos. Puede hacerse colocando los tubos de inyección de varias longitudes uno tras otro o empleando uno solo con varias válvulas. No inyecta grandes cantidades de lechada, pero sí pequeñas a gran presión, lo que mejora la resistencia para el bulbo.
• Anclaje IRS: parecido al anterior pero más selectivo, controlando la presión y volumen en cada fase de inyección. Con un solo tubo y válvulas antirretorno.

Tierra Armada y Suelo Reforzado

Tierra armada y suelo reforzado: son básicamente muros y se ejecutan de abajo hacia arriba. De longitud 0.7H.

Claveteado (Soil Nailing)

Claveteado (soil nailing): desmontes de pendiente pronunciada, se ejecutan de arriba hacia abajo. Solución flexible, pero hay que asegurar la estabilidad de las bancadas.

Principios Funcionales del Muro

Principios funcionales del muro: la reducción de confinamiento lateral hace que el terreno tienda a desplazarse horizontalmente, a relajarse. Los elementos de refuerzo introducidos en la masa de suelo suponen una restricción al mismo; al estar anclados, se resisten al arrastre y entran en carga. Según la orientación y rigidez del refuerzo, la carga se traduce en tracciones, momentos y esfuerzos cortantes. Si los refuerzos se instalan de tal manera que las deformaciones de extensión (relajación) en el terreno induzcan en ellos deformaciones también de extensión, es óptimo.

La carga de clavos es un dato de entrada. Los bulones inferiores no movilizan la resistencia correspondiente a toda su longitud, que a efectos de cálculo será menor.

Principios Funcionales del Claveteado

Principios funcionales del claveteado: las tracciones se generan en el interior del macizo, separando una zona activa de otra resistente, con tracciones inferiores en la cabeza. Son buenos para suelos residuales y rocas alteradas con estructura favorable, suelos cohesivos rígidos, granulares con algunos finos algo cementados, rellenos compactados. Malos para rellenos sin compactar, estructuras desfavorables, granulares secos sin cohesión, granulares muy flojos o con NF elevado, suelos con bolos, cohesivos blandos, colapsables, expansivos...