A la hora de analizar la estabilidad de las estructuras se tienen en cuenta principalmente el deslizamiento, el vuelco y la elevación. El deslizamiento y el cabeceo se deben a cargas laterales y el despegue se debe a la presión ascendente creada por los fluidos.
Al diseñar un muro de contención simple, es posible que no sea necesario seguir el proceso descrito en este artículo.
Se puede consultar el método básico que se muestra en otro artículo de este sitio.
Dependiendo de la ocurrencia de un evento o teniendo en cuenta el período de retorno de un evento, se realizan análisis de estabilidad.
El factor de seguridad varía con el período de retorno o la probabilidad de ocurrencia.
Al extender el período de recuperación, también aumenta el factor de seguridad.
Además, el tipo/uso de la estructura también se tiene en cuenta al determinar el factor de seguridad. Dependiendo de la importancia de la estructura, se utilizan factores superiores para analizar la estabilidad de las estructuras.
Esta discusión se basa en la información proporcionada en EM 1110-2-2100:2005.
Con base en la probabilidad de ocurrencia/período de recurrencia de un evento, se identifican tres categorías principales de condiciones de estrés.
Son comunes, poco comunes y extremos.
A continuación se dan explicaciones en EM 1110-2-2100, en las que se explican claramente los límites de las condiciones individuales.
HABITUAL
Las cargas comunes son cargas y condiciones de carga relacionadas con la función principal de la estructura y ocurren con frecuencia durante la vida útil de la estructura.
Un evento común es una ocurrencia común y se supone que la estructura opera en el régimen elástico lineal.
Ejemplo: Aplicar una carga de tierra a un muro de contención.
INUSUAL
Las cargas inusuales son cargas operativas y condiciones de carga que ocurren raramente.
Las cargas de construcción y mantenimiento también se clasifican como cargas inusuales porque los riesgos pueden controlarse determinando la secuencia o duración de las actividades y/o monitoreando su ejecución.
Las cargas sobre estructuras temporales utilizadas para soportar la construcción del proyecto también se consideran inusuales.
En el caso de un evento inusual, es aceptable algún comportamiento no lineal menor, pero las reparaciones necesarias probablemente serán menores.
EXTREMO
El estrés extremo se refiere a eventos que son altamente improbables y pueden considerarse condiciones de emergencia.
Tales eventos pueden involucrar accidentes graves como impactos o explosiones, así como desastres naturales causados por terremotos o inundaciones, cuya frecuencia excede con creces la vida económica de la estructura.
El estrés extremo también puede surgir de una combinación de eventos estresantes inusuales.
Se espera que la estructura resista cargas extremas sin sufrir fallas catastróficas. Sin embargo, se esperan daños estructurales, que pueden afectar parcialmente las funciones operativas y requerir una renovación o reemplazo extenso de la estructura.
La variación de las probabilidades del estado de carga se muestra en la siguiente tabla.
FACTOR DE SEGURIDAD CONTRA RESBALONES
El factor de seguridad contra deslizamiento se define en función de las condiciones locales y del tipo de carga, como se explicó anteriormente en el análisis de estabilidad de la estructura.
La resistencia al deslizamiento generalmente se calcula a partir de la suma de la fuerza de fricción y la resistencia provocada por la cohesión de las capas.
La siguiente ecuación se puede utilizar para calcular el factor de seguridad contra el deslizamiento.
FS = (N tanΦ + cL) / T
Dónde,
N – Fuerza que actúa perpendicular al plano de fractura por deslizamiento debajo de la cuña estructural
Φ – Ángulo de fricción interna del material de cimentación bajo la cuña estructural
c – Resistencia cohesiva del material de cimentación bajo la cuña estructural
L – Longitud de la cuña estructural en contacto con la cimentación
T – Fuerza de corte que actúa paralela a la base de la cuña estructural
El factor de seguridad por deslizamiento se puede calcular utilizando los valores indicados en la norma EM 1110-2-2100. Los factores de seguridad para estructuras críticas se pueden calcular utilizando la siguiente tabla.
*Para análisis sísmicos preliminares sin movimiento del suelo detallado específico del sitio, use FS = 1,7 para inusual y FS = 1,3 para extremo.
**No se permite información de ubicación limitada para estructuras críticas.
Los factores de seguridad contra deslizamiento para estructuras normales se pueden encontrar en la siguiente tabla de acuerdo con EN 1110-2-2100.
Como se analizó, dependiendo del estado de carga y las condiciones del sitio, se puede calcular el factor de seguridad de deslizamiento.
FACTORES DE SEGURIDAD PARA LA FLOTACIÓN EN EL ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE ESTRUCTURAS
La mayoría de las estructuras subterráneas requieren pruebas de flotabilidad, ya que pueden levantarse por la presión del agua que actúa sobre ellas.
Además, es necesario comprobar algunas estructuras para detectar posibles levantamientos durante la construcción.
Primero, se calcula la fuerza vertical total hacia abajo.
Peso de la estructura, cualquier líquido contenido en la estructura (si lo hubiera) y cualquier carga adicional aplicada a la estructura.
Al considerar el caso de carga crítica, se debe tener en cuenta la carga vertical mínima. Se puede considerar la aplicación de carga adicional dependiendo del tipo de carga continua.
FS = carga vertical total / fuerza de flotabilidad
Como factores de seguridad contra resbalones se pueden utilizar los valores indicados en la siguiente tabla.
Inclinación para análisis de estabilidad de estructuras.
Es una práctica común determinar el factor de seguridad contra vuelco calculando la relación entre el momento del suelo y el momento de vuelco.
Sin embargo, como se explica en EM 1110-2-2100, es más relevante comprobar si la base está comprimida y si el resultante está presente con la base.
Para garantizar que el deslizamiento esté dentro de los límites, se verifican las siguientes condiciones.
La ubicación donde la fuerza resultante golpea la base se puede utilizar para determinar si es aceptable o no para las condiciones de carga aplicadas.
El artículo Cálculo de estabilidad de los métodos de cálculo de muros de contención se puede utilizar para algunas de las pruebas anteriores.
