AN LISIS DE ESTABILIDAD DEL TALUD DE LA ZANJA PARA LA INSTALACI N DE UNA TUBERIA DE 76

ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DEL TALUD DE LA ZANJA PARA LA INSTALACIÓN DE UNA TUBERIA DE 76” DE DIAMETRO PARA AGUA POTABLE.

En Base al Manual de Diseño de Agua potable, Alcantarillado y Saneamiento Datos Básicos Libro V de la Comisión Nacional del Agua (CNA), se propone en base a la tabla siguiente el ancho y la profundidad de la excavación de la zanja para una tubería de 72”.

Figura 1 Dimensionesde zanjas y plantillas para tuberías de agua potable y alcantarillado.
En la siguiente figura se muestra el perfil de la excavación con las dimensiones y las propiedades del suelo para dicho análisis tomando en cuenta la estratigrafía del PCA-64 para fines de un cálculo conservador.

Figura 2 Perfil de análisis (PCA-64)
El criterio del análisis para los diferentes mecanismos de falla tomará encuenta los siguientes factores de seguridad indicados en el Manual de Diseño Geotécnico de la Comisión de Vialidad y Transporte Urbano (COVITUR).

Tabla 1 Factores de Seguridad Mínimos contra falla de la excavación en Zonas de Lago y Transición.i
Mecanismo de falla
Factores de Seguridad
General de fondo
(FS)f≥1.7
Cuando existan edificios susceptibles de sufrir daños por asentamientos, en unadistancia igual al ancho de la excavación.

(FS)f≥1.5
En los otros casos.
Falla del Fondo por Subpresión.
(FS)s≥1.3

Falla por empotramiento del muro de contención.
(FS)p≥1.5

Falla del talud de Avance o cabecero
(FS)t≥1.5
Si el ciclo de excavación-colocado de losa es menor de 48 horas.

(FS)t≥1.7
Si el ciclo de excavación-colocado de losa es mayor de 48 horas.

(FS)t≥1.3
Si en el análisis de estabilidadse considera la pérdida gradual de resistencia de las arcillas con el tiempo y el efecto tridimensional (la cohesión a utilizar en los análisis valdrá c´=0.8c)

Tabla 2 Valores mínimos permisibles, considerando diferentes condiciones de análisis en Zona de Lomas ii
Condiciones de Análisis
Factor de Seguridad Mínimos
Especificaciones
Talud simple (sin grietas ni sobrecargas)
FS≥1.7

Talud conSobrecargas en la Corona
FSq≥1.7
Cuando las Sobrecargas sean Permanentes (edificios, torres de conducción, eléctrica)

FSq≥1.5
En otros casos
Talud con Grietas en la Corona
FSt≥1.5

Talud con Grietas y Sobrecargas en la Corona
FSqt≥1.5


1. Estabilidad de la excavación.
Se revisan los siguientes mecanismos: En estado límite de falla del talud, falla general del fondo y falla del fondo por subpresión.Además, en estado límite de servicio se calcula la expansión en el fondo de la excavación. Se deberá considerar una sobrecarga uniforme de 1.5 t/m2 (NTC para Cimentaciones 5.1) en las zonas próximas a la excavación con factor de carga unitario.
Considerando los materiales del suelo y la profundidad de la excavación, se analizó un talud con pendiente 0.1:1 (Horizontal a Vertical), entre el nivelde terreno natural y -3.40m, con una sobrecarga q igual a 1.5t/m2.
De acuerdo al criterio de Janbú para que las paredes de la excavación sean estables, debe cumplirse la siguiente desigualdad:

Dónde:
H: Presión total al nivel del fondo de la excavación, (peso volumétrico del material= 1.34 t/m3 y H altura del talud.  H= 1.34x3.4m= 4.56 T/m2.
q: Sobrecarga 1.5 t/m2 (5.1 N.T.C. paraCimentaciones)
Fc: Factor de Carga igual a 1 (5.1 N.T.C. para Cimentaciones)
FR= 0.7 (5.1.3 N.T.C. Cimentaciones)iii
NCF: Número de estabilidad que depende del ángulo del talud  (84°17´) y del parámetro c

c y parámetros de cohesión y ángulo de fricción representativos del material arriba del fondo de la excavación respectivamente (c=1.8T/m2 y q factor de reducción debido a la sobrecargaq, y depende de la relación q/y del ángulo del talud , (para q/ y =84°17´; q=0.83 (Gráficas Janbúiv).
Sustituyendo tenemos:

Por lo tanto mediante las gráficas de Janbú:
NCF= 6.0
FR= Factor de resistencia (5.1 Norma)

6.27
Por lo tanto la proporción del talud es adecuado.
El factor de seguridad, FSq, se calcula introduciendo la sobrecarga, q, y un factor de reducción, uq, quedando...