D EEP S EA T RENCHES

Debido a la increíble baja densidad del geobloque EPS, el potencial de traslación (desplazamiento horizontal) del terraplén en la interface entre la base de los geobloque EPS y la superficie del suelo de fundación debido a una presión desbalanceada de agua debe ser considerado. Este escenario es similar al caso de flotación hidrostática con una salida de agua igual a cero, pero el desplazamiento es horizontal y no vertical. Adicionalmente para terraplenes verticales el potencial de volcamiento del terraplén alrededor de una de las esquinas en la interface EPS/suelo de fundación debe ser considerado.

4.19.1 TRASLACIÓN

La tendencia a corto plazo del terraplén, como en la duración de la construcción o inmediatamente después de esta, a deslizarse bajo una presión de agua desbalanceada es resistida principalmente por la resistencia al corte sin drenar, Su, del suelo de

fundación si es una arcilla blanda. Sin embargo la tendencia a largo plazo a desplazarse bajo una presión de agua desbalanceada es resistida principalmente por

la fricción en la interface EυS/suelo de fundación. Aunque el ángulo de fricción δ,

para esta interface es relativamente alto, la fuerza resistente (la cual equivale al

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muerta del terraplén es pequeña. Consecuentemente el potencial deslizante del terraplén bajo una presión de agua desbalanceada es un posible mecanismo de falla y el potencial de traslación (desplazamiento horizontal) del terraplén en una dirección perpendicular a la alineación de la carretera propuesta debe ser considerado.

El factor de seguridad contra el desplazamiento horizontal de terraplén es la relación de la resistencia de corte a lo largo de la interface EPS/suelo de fundación para la fuerza actuante horizontal, como muestra la ecuación 4.19.1.1. La fuerza horizontal actuante total es la red de presión de agua desbalanceada, la cual es igual a la fuerza

resultante del diagrama de presión triangular (1/2*γW*h2), donde h es igual a la altura

vertical del agua acumulada.

Ecuación 4.19.1.1

∑ _∑

∑ ∑ _∑

Donde

c = cohesión en la interface a lo largo de la superficie deslizante A = área de la superficie horizontal deslizante considerada

136 U = sumatoria de fuerzas de flotación = ½*γW*(h+Stotal)*BW

δ = ángulo de fricción en la interface a lo largo de la superficie deslizante

HF = sumatoria de fuerzas horizontales

Rp = componente horizontal del agua acumulada; Rp=1/2* γW*h2, es localizada a 1/3

de la altura h por encima de la base del terraplén,

γW = peso unitario del agua

h = altura vertical del agua acumulada desde la base del terraplén al inicio de la construcción

STOTAL =asentamiento total como se define en la ecuación (4.11.0)

BW = ancho de la base del terraplén

Como se describió para el análisis de flotación, OREQ es la sobrecarga adicional

requerida encima de los geobloques EPS para obtener el factor de seguridad deseado. En este caso el factor de seguridad deseado se refiere a un desplazamiento horizontal debido a que la resistencia al desplazamiento horizontal es controlada por la fuerza normal actuante en la interface deslizante, como la flotación es controlada por la fuerza normal actuante sobre la base del terraplén.

Para el caso que no exista cohesión a lo largo de la superficie deslizante, lo cual es típico para interface de geosintéticos, la expresión para el factor de seguridad contra el desplazamiento hidrostático se simplifica de la siguiente manera:

137 Ecuación 4.19.1.2: ( ) ( )

Un factor de seguridad contra el desplazamiento hidrostático de 1.2 es recomendable para propósitos de diseño debido a que el desplazamiento hidrostático también es una condición de carga temporal como es el caso también de carga sísmica y flotación hidrostática. Para un factor de seguridad de 1.2 se obtiene la ecuación para OREQ en la

siguiente ecuación: Ecuación 4.19.1.3:

( )

Los componentes que generalmente contribuyen al valor de OREQ son el peso del

sistema de pavimento y el suelo cobertor a los lados del terraplén. Si otros pesos WOTROS son aplicados al terraplén además del sistema de pavimento y suelo cobertor

se puede incluir en la ecuación 4.18.0.13 para obtener el factor de seguridad deseado. Las gráficas de diseño fueron únicamente creadas para EPS40 y no EPS50 – 100 debido a que los resultados de análisis de sensibilidad revelaron que el valor de OREQ

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densidad del geobloque EPS. Es por eso que el más liviano (EPS40) con una densidad 16kg/m3 fue usado para determinar los valores de OREQ para las gráficas de

diseño. Debido a que algunos terraplenes pueden utilizar varios tipos de geobloques EPS, el uso de EPS40 para el diseño contra la flotación hidrostática producirá el peor de los escenarios. El nivel de agua acumulado usado en las gráficas de diseño es la suma del nivel vertical acumulado al inicio de la construcción y el asentamiento total estimado h+STOTAL. Las gráfica de diseño solo se extienden hasta una máxima

relación de nivel de agua acumulada/altura de terraplén de 0.5, lo cual significa que la profundidad total de agua mas asentamiento total estimado es limitado al 50% de la altura de terraplén. La máxima relación es limitada al 50% de la altura del terraplén debido a que un porcentaje mayor puede requerir sobrecargar irracionales en la parte superior de los geobloque EPS para conseguir el factor de seguridad deseado.

Un mínimo factor de seguridad de 1.5 también es recomendado para retener muros contra el desplazamiento. Sin embargo, Se ha decidido usar un factor de seguridad de 1.2 por ser una condición de carga temporal, sin embargo los valores de OREQ pueden

ser ajustados a otros valores de factores de seguridad multiplicando OREQ por la

relación de factores de seguridad. Los valores de OREQ pueden ser ajustados a otros

factores de seguridad multiplicando la relación de factores de seguridad. Por ejemplo si el factor de seguridad deseado es 1.3 el valor de OREQ obtenido por la gráfica de

diseño debe ser multiplicado por 1.3/1.2. Para una mejor estimación de OREQ puede

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Varias interfaces de desplazamiento pueden necesitar ser evaluadas durante el diseño dependiendo del tipo de materiales que se usen, si existiese algún material entre los geobloque EPS y el suelo de fundación. Un valor representativo de ángulo de fricción de interface puede ser medido haciendo una prueba de corte directo en el laboratorio con la norma de ASTM D 5321. Las gráfica de diseño son basadas en un ángulo de fricción en la interface EPS/otro material con ángulos entre 20 y 40 grados, lo cual es un rango típico para terraplenes de geobloque EPS.

4.19.2 VOLCAMIENTO

Para terraplenes verticales, se presenta la tendencia al volcamiento en la interface entre la base de geobloque EPS y la superficie del suelo de fundación, como resultado de una presión desbalanceada de agua actuante en el terraplén. El volcamiento puede ser crítico para terraplenes altos y estrechos. Estas fuerzas horizontales crean un volcamiento alrededor del pie del terraplén en el punto O como muestra la figura 4.19.2.1. El peor escenario es la acumulación de agua en un solo lado del terraplén como se muestra en la figura 4.19.2.1. Las cargas verticales así como el peso de los geobloques EPS, el sistema de pavimento y la sobrecarga de tráfico, proveerán un momento estabilizante.

Figura 4.19.2.1 VARIABLES PARA DETERMINAR EL FACTOR DE SEGURIDAD CONTRA EL VOLCAMIENTO DEBIDO A FUERZAS HORIZONTALES HIDROSTÁTICAS PARA EL CASO DE PRESENCIA DE AGUA EN UN SOLO LADO DEL TERRAPLÉN.

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El factor de seguridad contra el volcamiento debido a fuerzas hidrostáticas se expresan de la siguiente manera:

Ecuación 4.19.2.2:

_∑ ∑ ( )

Un factor de seguridad contra el volcamiento hidrostático de 1.2 es recomendado para propósitos de diseño debido a que es una condición de carga temporal, para uno de 1.2 se puede obtener el valor de OREQ con la siguiente ecuación:

Ecuación 4.19.2.3:

( )

La ecuación 4.19.2.3 puede ser usada para obtener el valor OREQ para un factor de

seguridad de 1.2 contra el volcamiento hidrostático.

La resultante de fuerzas horizontales y verticales debe ser chequeada y verificada que

se localice dentro del tercio medio de la base, esto es excentricidad, e≤(BW/6), para

minimizar el potencial del volcamiento. La ecuaciones 4.19.3.2.2 y 4.19.3.2.3 pueden usarse para determinar e. Adicionalmente las presiones mínimas y máximas de suelo bajo el terraplén no deben exceder la presión de suelo admisible qa, que se

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obtiene de la ecuación 4.14.6. Con la siguiente ecuación se puede determinar los esfuerzos máximos y mínimos debajo del terraplén:

Ecuación 4.19.2.4 ∑

Donde q= Esfuerzo del suelo bajo el terraplén

∑ = Sumatoria de esfuerzos normales Tw= Ancho superior del terraplén e= excentricidad

qa= Esfuerzo admisible

La presión del suelo no debe exceder el esfuerzo admisible (qa) que se muestra en la ecuación 4.14.6.

4.19.2.1 PROCEDIMIENTOS DE REMEDIACIÓN.

Los procedimientos de remediación que pueden ser considerados para incrementar el factor de seguridad contra el volcamiento y deslizamiento hidrostático son:

 Remover cualquier material de separación ubicado entre los geobloques EPS y el suelo de fundación y remplazando con un material de separación alterno que provea de un mayor ángulo de fricción en la interface. Este procedimiento disminuirá el potencial de desplazamiento.

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 Si existe suelo de relleno convencional entre los geobloques y el suelo de fundación una porción de este suelo de relleno puede ser removido para ser sustituido con materiales del sistema de pavimentos más pesado, incrementando así la sobrecarga encima de los geobloques. Este procedimiento reducirá el potencial del volcamiento y desplazamiento hidrostático.

 El sistema de drenaje puede ser incorporado para minimizar el potencial del agua acumulada a lo largo del terraplén. Esto reducirá el potencial del desplazamiento horizontal y volcamiento tal como en la flotación hidrostática.

 Si un sistema de anclajes es usado para resistir la flotación hidrostática, este sistema también proporcionara resistencia contra el deslizamiento horizontal y volcamiento.