"ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE EL MÉTODO DE EQUILIBRIO LÍMITE Y ELEMENTOS FINITOS EN EL ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE LADERA EN EL SECTOR HERAMOCCO COMUNIDAD DE SACSAMARCA 2019"

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(1)UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA (Creada por Ley Nº 25265) FACULTAD DE CIENCIAS DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL - HUANCAVELICA. TESIS. “ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE EL MÉTODO DE EQUILIBRIO LÍMITE Y ELEMENTOS FINITOS EN EL ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE LADERA EN EL SECTOR HERAMOCCO - COMUNIDAD DE SACSAMARCA - 2019”. LINEA DE INVESTIGACIÓN: GEOTECNIA PRESENTADO POR: Bach. CURASMA CRISPÍN, Nébillin Arismelly Bach. QUINTO SORIANO, Robbyn Ghutt PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE: INGENIERO CIVIL. HUANCAVELICA, PERÚ 2019. i.

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(3) TÍTULO DE TESIS:. “ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE EL MÉTODO DE EQUILIBRIO LÍMITE Y ELEMENTOS FINITOS EN EL ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE LADERA EN EL SECTOR HERAMOCCO - COMUNIDAD DE SACSAMARCA - 2019”. PRESENTADO POR: Bach. CURASMA CRISPÍN, Nébillin Arismelly Bach. QUINTO SORIANO, Robbyn Ghutt. ASESOR: M. Sc. AYALA BIZARRO, Iván Arturo. iii.

(4) A mis padres Angélica y Jorge, y hermanas Nisbeth y Betsybeth, por su gran apoyo incondicional en todas las circunstancias de mi vida y por ser el motivo para cumplir mis metas y sueños. A mis docentes de nivel inicial, primario, secundario y universitario por la gran formación académica que me dieron. CURASMA CRISPÍN, Nébillin Arismelly. A Dios quien me dio la oportunidad de formar parte de la tierra e iluminación en todo tiempo, a mi padre por su apoyo incondicional, a mi hermano Andrei, tíos y primos por su apoyo durante la elaboración de este proyecto. QUINTO SORIANO, Robbyn Ghutt. iv.

(5) AGRADECIMIENTO. A Dios, por habernos guiado por la senda correcta, por su sabiduría e inteligencia para culminar esta etapa de nuestras vidas.. A nuestro asesor, M. Sc. Ayala Bizarro Iván, por el apoyo y seguimiento constante que nos dió en la elaboración de nuestro proyecto de tesis y en la ejecución del mismo.. A nuestros jurados evaluadores, Ing. Gaspar Paco Carlos, Arq. Olivera Quintanilla Dante, Ing. Lujan Jerí Hugo y Lic. Ortega Vargas Luis; por el tiempo que nos brindaron para la revisión rigurosa y detallista de nuestro proyecto de tesis, gracias a ello no se tuvieron problemas en la ejecución del proyecto.. Al técnico laboratorista Mendoza Soto Alfredo, por compartirnos sus conocimientos, por los consejos brindados y tenernos paciencia durante la ejecución de nuestro proyecto de tesis en el laboratorio de Mecánica de suelos.. A nuestros docentes de la Escuela Profesional de Ingeniería Civil Huancavelica de la Universidad Nacional de Huancavelica por los conocimientos y experiencias que compartieron con sus alumnos.. v.

(6) ÍNDICE Página.. ÍNDICE ............................................................................................................................ vi RESUMEN .................................................................................................................... xxi ABSTRACT ................................................................................................................ xxiii INTRODUCCIÓN .................................................................................................... xxiv CAPÍTULO I: PROBLEMA ....................................................................................... 1 1.1.. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA: ............................................................ 1. 1.2.. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA .......................................................... 2. 1.2.1.. PROBLEMA GENERAL: ....................................................................... 2. 1.2.2.. PROBLEMAS ESPECÍFICOS: ............................................................. 2. 1.3.. OBJETIVOS: ...................................................................................................... 3. 1.3.1.. OBJETIVO GENERAL: .......................................................................... 3. 1.3.2.. OBJETIVOS ESPECIFICOS: ................................................................ 3. 1.4.. JUSTIFICACIÓN: ............................................................................................. 3. 1.5.. LIMITACIONES: .............................................................................................. 4. CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO ........................................................................ 6 2.1.. ANTECEDENTES:............................................................................................ 6. 2.1.1.. ANTECEDENTES INTERNACIONALES: ........................................ 6. 2.1.2.. ANTECEDENTES NACIONALES: ..................................................... 9. 2.1.3.. ANTECEDENTES LOCALES: ............................................................ 11. 2.2.. BASES TEÓRICAS: ....................................................................................... 12. 2.2.1.. ESTABILIDAD DE TALUDES ............................................................ 12. 2.2.2.. MÉTODOS DE ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUD ...... 19. 2.2.2.1. MÉTODO EQUILIBRIO LÍMITE...................................................... 19 2.2.2.2. MÉTODO ELEMENTOS FINITOS ................................................... 21 2.2.2.3. MÉTODO PSEUDOESTÁTICO ......................................................... 23 2.2.3.. MOVIMIENTOS SÍSMICOS ............................................................... 29. 2.2.3.1. PROPAGACION DE ONDAS .............................................................. 31. vi.

(7) 2.2.4.. PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DEL SUELO ........... 34. 2.2.4.1. GRANULOMETRÍA .............................................................................. 35 2.2.4.2. CONSISTENCIA ..................................................................................... 36 2.2.4.3. ENSAYO TRIAXIAL.............................................................................. 36 2.2.5.. PROPIEDADES DINÁMICAS DE SUELO ...................................... 38. 2.2.5.1. ENSAYO TRIAXIAL CÍCLICO ......................................................... 45 2.2.5.2. REFRACIÓN SÍSMICA......................................................................... 46 2.3.. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS .................................................................... 47. 2.4.. HIPÓTESIS ....................................................................................................... 49. 2.4.1.. HIPÓTESIS GENERAL: ....................................................................... 49. 2.4.2.. HIPÓTESIS ESPECÍFICAS: ................................................................ 49. 2.5.. VARIABLES ..................................................................................................... 50. 2.5.1.. VARIABLE INDEPENDIENTE .......................................................... 50. 2.5.2.. VARIABLE DEPENDIENTE ............................................................... 50. 2.6.. OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES ......................................... 50. CAPÍTULO III: METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN ..................... 52 3.1.. ÁMBITO DE TEMPORAL Y ESPACIAL: .............................................. 52. 3.2.. TIPO DE INVESTIGACIÓN: ...................................................................... 54. 3.3.. NIVEL DE INVESTIGACIÓN: ................................................................... 54. 3.4.. MÉTODO DE INVESTIGACIÓN: ............................................................. 55. 3.5.. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN: ................................................................ 55. 3.6.. POBLACIÓN Y MUESTRA ......................................................................... 56. 3.6.1.. POBLACIÓN ............................................................................................ 56. 3.6.2.. MUESTRA ................................................................................................. 56. 3.7.. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS: 56. 3.7.1.. TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS ................................ 56. 3.7.2.. INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS ................... 57. 3.8.. PROCEDIMIENTO DE RECOLECCIÓN DE DATOS:....................... 57. 3.9.. TÉCNICAS DE PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE DATOS ........ 58. 3.9.1.. PROCESAMIENTO DE DATOS: ....................................................... 58. 3.9.2.. ANÁLISIS DE DATOS ........................................................................... 58. vii.

(8) CAPÍTULO IV: PRESENTACIÓN DE RESULTADOS ................................... 59 4.1.. ANÁLISIS DE INFORMACIÓN ................................................................. 59. 4.1.1.. TOPOGRAFÍA DEL LUGAR .............................................................. 59. 4.1.2.. PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DEL SUELO ........... 61. 4.1.2.1. CONTENIDO DE HUMEDAD............................................................. 61 4.1.2.2. GRANULOMETRÍA Y LÍMITES DE ATTEBERG ...................... 62 4.1.2.3. DENSIDAD DE CAMPO ....................................................................... 62 4.1.2.4. PESO ESPECÍFICO, FRICCIÓN Y COHESIÓN........................... 64 4.1.3.. PROPIEDADES DINÁMICAS DEL SUELO ................................... 64. 4.1.3.1. REFRACCIÓN SÍSMICA ..................................................................... 64 4.1.3.2. ENSAYO TRIAXIAL CÍCLICO ......................................................... 66 4.1.4.. SISMICIDAD EN HUANCAVELICA ................................................ 70. 4.1.5. ANÁLISIS DE ESTABILIDAD ESTÁTICO Y SÍSMICO DE LADERA POR EL MÉTODO DE EQUILIBRIO LÍMITE Y ELEMENTOS FINITOS ........................................................................................ 73 4.2.. PRUEBA DE HIPÓTESIS ............................................................................. 80. 4.3.. DISCUSIÓN DE RESULTADOS ................................................................. 81. CONCLUSIONES........................................................................................................ 82 RECOMENDACIONES ............................................................................................. 83 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................... 84 ANEXOS. viii.

(9) ÍNDIDE DE TABLAS Tabla 1: Coeficientes de seguridad para estabilidad de taludes (Fuente: Valiente et al., 2015)................................................................................................................ 14 Tabla 2: Aceleración sísmica con la escala de Mercalli. (Fuente modificada: USGS). .................................................................................................................. 27 Tabla 3: Límites de tamaño de suelos separados (Fuente: Braja, 1985). .............. 35 Tabla 4: Valores orientativos del módulo de elasticidad de suelos (Fuente: Pérez). ............................................................................................................................... 40 Tabla 5: Tipos de suelo de acuerdo a Vs y Gmáx (Fuente: Suarez). .................... 44 Tabla 6: Operacionalización de Variables. ........................................................... 51 Tabla 7: Coordenadas de las ubicaciones de ladera. ............................................. 54 Tabla 8: Resumen de resultados de contenido de humedad. ................................. 62 Tabla 9: Resumen de resultados de análisis granulométrico e índice de plasticidad. ............................................................................................................................... 62 Tabla 10: Resumen de resultados de ensayo cono de arena de M-02. .................. 63 Tabla 11: Resumen de resultados de ensayo cono de arena de M-04. .................. 63 Tabla 12: Resultados de cohesión, fricción y peso específico húmedo de las laderas. .................................................................................................................. 64 Tabla 13: Emáx y Gmáx Y Vs de M-01. .............................................................. 66 Tabla 14: Emáx y Gmáx Y Vs de M-02. .............................................................. 66 Tabla 15: Emáx y Gmáx Y Vs de M-03. .............................................................. 67 Tabla 16: Emáx y Gmáx Y Vs de M-04. .............................................................. 67 Tabla 17: Emáx y Gmáx Y Vs de M-05. .............................................................. 67 Tabla 18: Datos básicos de sismo 01. ................................................................... 71 Tabla 19: Datos básicos de sismo 02. ................................................................... 71 Tabla 20: Datos básicos de sismo 03. ................................................................... 71 Tabla 21: Datos básicos de sismo 04. ................................................................... 72 Tabla 22: Coeficiente pseudoestático horizontal de ladera 04 para el sismo 03. .. 72 Tabla 23: Coeficientes sísmicos pseudoestáticos horizontales para cada sismo... 73 Tabla 24: Factores de seguridad del análisis estático y sísmico. .......................... 79. ix.

(10) ÍNDICE DE FIGURAS. Figura 1: Partes de un deslizamiento de ladera (Fuente: Suárez, 1998) ............... 15 Figura 2: Características de los movimientos de masa inducidos por sismos. (Fuente: Keefer, 1984). ......................................................................................... 18 Figura 3: Paralelismo de fuerzas entre dovelas. .................................................... 20 Figura 4: Fuerzas que actúan en dovelas del método Spencer. ............................. 21 Figura 5: Análisis sísmico de un talud por el método pseudoestático. (Fuente: Modificado de Suárez, 2009). ............................................................................... 24 Figura 6: Aspectos básicos de sismología. (Fuente: Caballero, 2017). ................ 25 Figura 7: Distancia al hipocentro de terremoto. .................................................... 28 Figura 8: Amplitud y periodo de las ondas sísmicas. ........................................... 31 Figura 9: Relación entre la amplitud y periodo de las ondas sísmicas. ................ 32 Figura 10: Relación de la amplitud de onda sísmica con la distancia y material del suelo. ..................................................................................................................... 33 Figura 11: Ondas de cuerpo. ................................................................................. 34 Figura 12: Efecto de la aplicación de una carga en una dirección del elemento sobre las demás direcciones (Fuente Avendaño, 2005). ....................................... 40 Figura 13: Aplicación de esfuerzo cortante en un sólido. ..................................... 41 Figura 14: Esquema de la refracción sísmica y la llegada de ondas a los geófonos (Fuente: Rivera, Piedra y Paripanca, 2016). ......................................................... 47 Figura 15: Perfil longitudinal de ladera N° 01. ..................................................... 59 Figura 16: Perfil longitudinal de ladera N° 02. ..................................................... 60 Figura 17: Perfil longitudinal de ladera N° 03. ..................................................... 60 Figura 18: Perfil longitudinal de ladera N° 04. ..................................................... 61 Figura 19: Perfil longitudinal de ladera N° 05. ..................................................... 61 Figura 20: Resultados finales de Vp y Vs de M-01. ............................................. 65 Figura 21: Resultados finales de Vp y Vs de M-02. ............................................. 65 Figura 22: Módulo de amortiguamiento de M-01. ................................................ 68 Figura 23: Módulo de amortiguamiento de M-02. ................................................ 69 Figura 24: Módulo de amortiguamiento de M-03. ................................................ 69 Figura 25: Módulo de amortiguamiento de M-04. ................................................ 70 Figura 26: Módulo de amortiguamiento de M-05. ................................................ 70 Figura 27: El factor de seguridad por el método Spencer es de 0.871 para ladera 04. .......................................................................................................................... 74 Figura 28: El factor de seguridad en el análisis Pseudoestático es 0.642 para ladera 04, sismo 03. ......................................................................................................... 75 Figura 29: El esfuerzo total en el eje X debido a su propio peso, para la ladera 04. ............................................................................................................................... 75 Figura 30: El esfuerzo total en el eje Y debido a su propio peso, para la ladera 04. ............................................................................................................................... 76. x.

(11) Figura 31: En el análisis estático de estabilidad de ladera 04 por elementos finitos el factor de seguridad es de 0.891. ........................................................................ 76 Figura 32: El desplazamiento máximo en el eje X en la ladera 04, en el tiempo donde ocurre el factor de seguridad más crítico es de 0.0016 m, para el tiempo de 23.95 segundos. ..................................................................................................... 77 Figura 33: Los desplazamientos en el eje X, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 03 en ladera 04, para el tiempo de 23.95 segundos. ............................. 77 Figura 34: El desplazamiento máximo en el eje Y en ladera 04, en el tiempo donde ocurre el factor de seguridad más crítico es de 0.0008 m, para el tiempo de 23.95 segundos. ..................................................................................................... 78 Figura 35: Los desplazamientos máximos en el eje Y, para todas las aceleraciones sísmicas de sismo 03 en ladera 04, para el tiempo de 23.95 segundos. ................ 78 Figura 36: Los factores de seguridad de la ladera 04 en toda la aceleración sísmica, para el sismo 03....................................................................................... 79 Figura 37: Registros de ondas sísmicas obtenidos de la refracción sísmica de la linea 1. ................................................................................................................. 170 Figura 38: Afinado de registros de ondas sísmicas. ............................................ 170 Figura 39: Picado de puntos de inicio de ondas sísmicas. .................................. 171 Figura 40: Lineas de velocidad de onda longitudinal para la linea de refracción 1. ............................................................................................................................. 171 Figura 41: Curvas distancia vs tiempo de linea de refracción 1. ........................ 172 Figura 42: Perfil longitudinal de linea de refracción 1. ...................................... 172 Figura 43: Lineas de velocidad corregidas por la topografía de la linea de refracción 1.......................................................................................................... 173 Figura 44: Perfil sísmico de linea de refracción 1 de acuerdo a Vp. .................. 173 Figura 45: Selección de amplitud máxima y rango de análisis para la linea de refracción 1.......................................................................................................... 174 Figura 46: Curva de dispersión para la linea de refracción 1. ............................. 174 Figura 47: Curva de velocidad vs profundidad de linea de refracción 1. ........... 175 Figura 48: Valores de Vp y Vs de la linea de refracción 1. ................................ 175 Figura 49: Curvas distancia vs tiempo de linea de refracción 2. ........................ 176 Figura 50: Perfil longitudinal de linea de refracción 2. ...................................... 176 Figura 51: Lineas de velocidad corregidas por la topografía de la linea de refracción 2.......................................................................................................... 177 Figura 52: Perfil sísmico de linea de refracción 2 según Vp. ............................. 177 Figura 53: Selección de amplitud máxima y rango de análisis para la linea de refracción 2.......................................................................................................... 178 Figura 54: Curva de dispersión para la linea de refracción 2. ............................. 178 Figura 55: Curva de velocidad vs profundidad de linea de refracción 2. ........... 179 Figura 56: Valores de Vp y Vs de linea de refracción 2. .................................... 179 Figura 57: Aceleración sísmica del sismo 01 en el eje X. .................................. 181 Figura 58: Aceleración sísmica del sismo 01 en el eje Y. .................................. 181 Figura 59: Aceleración sísmica del sismo 02 en el eje X. .................................. 182. xi.

(12) Figura 60: Aceleración sísmica del sismo 02 en el eje Y. .................................. 182 Figura 61: Aceleración sísmica del sismo 03 en el eje X. .................................. 183 Figura 62: Aceleración sísmica del sismo 03 en el eje Y. .................................. 183 Figura 63: Aceleración sísmica del sismo 04 en el eje X. .................................. 184 Figura 64: Aceleración sísmica del sismo 04 en el eje Y. .................................. 184 Figura 65: Distancias de ladera 1 y 2 al epicentro donde ocurrio los sismos. .... 186 Figura 66: Distancias de ladera 3 y 4 al epicentro donde ocurrio los sismos. .... 186 Figura 67: Distancias de ladera 5 al epicentro donde ocurrio los sismos. .......... 186 Figura 68: Coordenadas y perfil de la ladera 01. ................................................ 194 Figura 69: Coordenadas y perfil de la ladera 02. ................................................ 195 Figura 70: Coordenadas y perfil de la ladera 03. ................................................ 195 Figura 71: Coordenadas y perfil de la ladera 04. ................................................ 196 Figura 72: Coordenadas y perfil de la ladera 05. ................................................ 196 Figura 73: El factor de seguridad por el método Spencer es de 1.369 para la ladera 01, significa que está inestable ya que es menor a 1.5. ....................................... 198 Figura 74: El factor de seguridad por el método Spencer es de 1.216 para la ladera 02, significa que está inestable ya que es menor a 1.5. ....................................... 198 Figura 75: El factor de seguridad por el método Spencer es de 2.72 para la ladera 03, significa que está estable ya que es mayor a 1.5. .......................................... 199 Figura 76: El factor de seguridad por el método Spencer es de 0.871 para la ladera 04, significa que está inestable ya que es menor a 1.5. ....................................... 199 Figura 77: El factor de seguridad por el método Spencer es de 1.512 para la ladera 05, significa que está estable ya que es mayor a 1.5. .......................................... 200 Figura 78: El factor de seguridad en el análisis Pseudoestático en la ladera 01 para el sismo 01 es de 1.067, esto implica que se encuentra inestable, ya que es menor a 1.25. .................................................................................................................. 202 Figura 79: El factor de seguridad en el análisis Pseudoestático en la ladera 01 para el sismo 02 es de 1.221, esto implica que se encuentra inestable ya que es menor a 1.25. ..................................................................................................................... 202 Figura 80: El factor de seguridad en el análisis Pseudoestático en la ladera 01 para el sismo 03 es de 1.030, esto implica que se encuentra inestable, ya que es menor a 1.25. .................................................................................................................. 203 Figura 81: El factor de seguridad en el análisis Pseudoestático en la ladera 01 para el sismo 04 es de 1.197, esto implica que se encuentra inestable, ya que es menor a 1.25. .................................................................................................................. 203 Figura 82: El factor de seguridad en el análisis Pseudoestático en la ladera 02 para el sismo 01 es de 0.976, esto implica que el talud esta inestable, ya que es menor a 1.25. ..................................................................................................................... 204 Figura 83: El factor de seguridad en el análisis Pseudoestático en la ladera 02 para el sismo 02 es de 1.091, esto implica que el talud esta inestable, ya que es menor a 1.25. ..................................................................................................................... 204. xii.

(13) Figura 84: El factor de seguridad en el análisis Pseudoestático en la ladera 02 para el sismo 03 es de 0.928, esto implica que el talud esta inestable, ya que es menor a 1.25. ..................................................................................................................... 205 Figura 85: El factor de seguridad en el análisis Pseudoestático en la ladera 02 para el sismo 04 es de 1.071, esto implica que el talud esta inestable, ya que es menor a 1.25. ..................................................................................................................... 205 Figura 86: El factor de seguridad en el análisis Pseudoestático en la ladera 03 para el sismo 01 es de 2.06, esto implica que se encuentra estable, ya que es mayor a 1.25. ..................................................................................................................... 206 Figura 87: El factor de seguridad en el análisis Pseudoestático en la ladera 03 para el sismo 02 es de 2.39, esto implica que se encuentra estable ya que es mayor a 1.25. ..................................................................................................................... 206 Figura 88: El factor de seguridad en el análisis Pseudoestático en la ladera 03 para el sismo 03 es de 1.984, esto implica que se encuentra estable, ya que es mayor a 1.25. ..................................................................................................................... 207 Figura 89: El factor de seguridad en el análisis Pseudoestático en la ladera 03 para el sismo 04 es de 2.337, esto implica que se encuentra estable, ya que es mayor a 1.25. ..................................................................................................................... 207 Figura 90: El factor de seguridad en el análisis Pseudoestático en la ladera 04 para el sismo 01 es de 0.667, esto implica que se encuentra inestable, ya que es menor a 1.25. .................................................................................................................. 208 Figura 91: El factor de seguridad en el análisis Pseudoestático en la ladera 04 para el sismo 02 es de 0.77, esto implica que se encuentra inestable ya que es menor a 1.25. ..................................................................................................................... 208 Figura 92: El factor de seguridad en el análisis Pseudoestático en la ladera 04 para el sismo 03 es de 0.642, esto implica que se encuentra inestable, ya que es menor a 1.25. .................................................................................................................. 209 Figura 93: El factor de seguridad en el análisis Pseudoestático en la ladera 04 para el sismo 04 es de 0.754, esto implica que se encuentra inestable, ya que es menor a 1.25. .................................................................................................................. 209 Figura 94: El factor de seguridad en el análisis Pseudoestático en la ladera 05 para el sismo 01 es de 1.133, esto implica que se encuentra inestable, ya que es menor a 1.25. .................................................................................................................. 210 Figura 95: El factor de seguridad en el análisis Pseudoestático en la ladera 05 para el sismo 02 es de 1.322, esto implica que se encuentra estable ya que es mayor a 1.25. ..................................................................................................................... 210 Figura 96: El factor de seguridad en el análisis Pseudoestático en la ladera 05 para el sismo 03 es de 1.088, esto implica que se encuentra inestable, ya que es menor a 1.25. .................................................................................................................. 211 Figura 97: El factor de seguridad en el análisis Pseudoestático en la ladera 05 para el sismo 04 es de 1.292, esto implica que se encuentra estable, ya que es menor a 1.25. ..................................................................................................................... 211. xiii.

(14) Figura 98: El esfuerzo total en el eje X debido a su propio peso, para la ladera 01. ............................................................................................................................. 213 Figura 99: El esfuerzo total en el eje Y debido a su propio peso, para la ladera 01. ............................................................................................................................. 213 Figura 100: El esfuerzo total en el eje X debido a su propio peso para la ladera 02. ............................................................................................................................. 214 Figura 101: El esfuerzo total en el eje Y debido a su propio peso para la ladera 02. ............................................................................................................................. 214 Figura 102: El esfuerzo total en el eje X debido a su propio peso, para la ladera 03. ........................................................................................................................ 215 Figura 103: El esfuerzo total en el eje Y debido a su propio peso, para la ladera 03. ........................................................................................................................ 215 Figura 104: El esfuerzo total en el eje X debido a su propio peso, para la ladera 04. ........................................................................................................................ 216 Figura 105: El esfuerzo total en el eje Y debido a su propio peso, para la ladera 04. ........................................................................................................................ 216 Figura 106: El esfuerzo total en el eje X debido a su propio peso, para la ladera 05. ........................................................................................................................ 217 Figura 107: El esfuerzo total en el eje Y debido a su propio peso, para la ladera 05. ........................................................................................................................ 217 Figura 108: El factor de seguridad por el método de elementos finitos es de 1.399 para la ladera 01, significa que está inestable ya que es menor a 1.5. ................ 219 Figura 109: El factor de seguridad por el método de elementos finitos es de 1.261 para la ladera 02, significa que está inestable ya que es menor a 1.5. ................ 219 Figura 110: El factor de seguridad por el método de elementos finitos es de 3.118, significa que está estable ya que es mayor a 1.5. ................................................ 220 Figura 111: El factor de seguridad por el método de elementos finitos es de 0.891, significa que está inestable ya que es menor a 1.5. ............................................. 220 Figura 112: El factor de seguridad por el método de elementos finitos es de 1.518, significa que está estable ya que es mayor a 1.5. ................................................ 221 Figura 113: Todos los desplazamientos en el eje X para ladera 01, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 01. .................................................................. 223 Figura 114: El desplazamiento máximo en el eje X en la ladera 01, es de 0.00036m, para el sismo 01................................................................................. 223 Figura 115: Todos los desplazamientos en el eje Y para ladera 01, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 01. .................................................................. 224 Figura 116: El desplazamiento máximo en el eje Y en ladera 01 es de 5.3E-5 m, para el sismo 01. .................................................................................................. 224 Figura 117: Los desplazamientos en el eje X, para ladera 01, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 02. .................................................................. 225 Figura 118: El desplazamiento máximo en el eje X en la ladera 01 es de 0.0004 m, para el sismo 02. .................................................................................................. 225. xiv.

(15) Figura 119: Los desplazamientos en el eje Y, para ladera 01, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 02. .................................................................. 226 Figura 120: El desplazamiento máximo en el eje Y en la ladera 01 es de 0.00036 m, para el sismo 02.............................................................................................. 226 Figura 121: Los desplazamientos en el eje X en ladera 01, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 03. .................................................................. 227 Figura 122: El desplazamiento máximo en el eje X en la ladera 01 es de 0.0045 m, para el sismo 03. .................................................................................................. 227 Figura 123: Los desplazamientos en el eje Y en ladera 01, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 03. .................................................................. 228 Figura 124: El desplazamiento máximo en el eje Y en la ladera 01 es de 0.0035 m, para el sismo 03. .................................................................................................. 228 Figura 125: Los desplazamientos en el eje X en ladera 01, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 04. .................................................................. 229 Figura 126: El desplazamiento máximo en el eje X en la ladera 01 es de 0.00026 m, para el sismo 04.............................................................................................. 229 Figura 127: Los desplazamientos en el eje Y en ladera 01, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 04. .................................................................. 230 Figura 128: El desplazamiento máximo en el eje Y en la ladera 01 es de 0.00014 m, para el sismo 04.............................................................................................. 230 Figura 129: Todos los desplazamientos en el eje X en ladera 02, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 01. .................................................................. 231 Figura 130: El desplazamiento máximo en el eje X en la ladera 02 es de 0.00031m, para el sismo 01................................................................................. 231 Figura 131: Los desplazamientos s en el eje Y en ladera 02, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 01. .................................................................. 232 Figura 132: El desplazamiento máximo en el eje Y en la ladera 02 es de 5.5E-5 m, para el sismo 01. .................................................................................................. 232 Figura 133: Los desplazamientos el eje X en ladera 02, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 02. .................................................................. 233 Figura 134: El desplazamiento máximo en el eje X en la ladera 02 es de 0.0006 m, para el sismo 02. .................................................................................................. 233 Figura 135: Los desplazamientos en el eje Y en ladera 02, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 02. .................................................................. 234 Figura 136: El desplazamiento máximo en el eje Y en la ladera 02 es de 0.0004 m, para el sismo 02. .................................................................................................. 234 Figura 137: Los desplazamientos en el eje X en ladera 02, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 03. .................................................................. 235 Figura 138: El desplazamiento máximo en el eje X en la ladera 02 es de 0.0017 m, para el sismo 03. .................................................................................................. 235 Figura 139: Los desplazamientos en el eje Y en ladera 02, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 03. .................................................................. 236. xv.

(16) Figura 140: El desplazamiento máximo en el eje Y en la ladera 02, es de 0.00073 m, para el sismo 03.............................................................................................. 236 Figura 141: Los desplazamientos en el eje X en ladera 02, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 04. .................................................................. 237 Figura 142: El desplazamiento máximo en el eje X en la ladera 02 es de 0.00026 m, para el sismo 04.............................................................................................. 237 Figura 143: Los desplazamientos en el eje Y en ladera 02, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 04. .................................................................. 238 Figura 144: El desplazamiento máximo en el eje Y en la ladera 02 es de 7.5E-5 m, para el sismo 04. .................................................................................................. 238 Figura 145: Los desplazamientos en el eje X, en la ladera 03, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 01. .................................................................. 239 Figura 146: El desplazamiento máximo en el eje X en la ladera 03, es de 0.00017m, para el sismo 01................................................................................. 239 Figura 147: Los desplazamientos en el eje Y, en la ladera 03, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 01. .................................................................. 240 Figura 148: El desplazamiento máximo en el eje Y en la ladera 03, es de 2.0E-6 m, para el sismo 01.............................................................................................. 240 Figura 149: Los desplazamientos en el eje X, en la ladera 03, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 02. .................................................................. 241 Figura 150: El desplazamiento máximo en el eje X en la ladera 03, es de 0.00021 m, para el sismo 02.............................................................................................. 241 Figura 151: Los desplazamientos en el eje Y en la ladera 03, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 02. .................................................................. 242 Figura 152: El desplazamiento en el eje Y en la ladera 03, es de 0.00032 m, para el sismo 02. ......................................................................................................... 242 Figura 153: Los desplazamientos en el eje X, en la ladera 03, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 03. .................................................................. 243 Figura 154: El desplazamiento en el eje X en la ladera 03, es de 0.0024 m, para el sismo 03. ............................................................................................................. 243 Figura 155: Los desplazamientos en el eje Y, en la ladera 03, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 03. .................................................................. 244 Figura 156: El desplazamiento en el eje Y en la ladera 03, es de 0.00073 m, para el sismo 03. ......................................................................................................... 244 Figura 157: Los desplazamientos en el eje X, en la ladera 03, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 04. .................................................................. 245 Figura 158: El desplazamiento en el eje X en la ladera 03, es de 0.00016 m, para el sismo 04. ......................................................................................................... 245 Figura 159: Los desplazamientos en el eje Y, en la ladera 03, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 04. .................................................................. 246 Figura 160: El desplazamiento en el eje Y en la ladera 03, es de 8E-5 m, para el sismo 04. ............................................................................................................. 246. xvi.

(17) Figura 161: Los desplazamientos en el eje X, en la ladera 04, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 01. .................................................................. 247 Figura 162: El desplazamiento en el eje X en la ladera 04, es de 0.00033m, para el sismo 01. ............................................................................................................. 247 Figura 163: Los desplazamientos en el eje Y, en la ladera 04, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 01. .................................................................. 248 Figura 164: El desplazamiento en el eje Y en la ladera 04, es de 5.9E-5 m, para el sismo 01. ............................................................................................................. 248 Figura 165: Los desplazamientos en el eje X, en la ladera 04, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 02. .................................................................. 249 Figura 166: El desplazamiento en el eje X en la ladera 04, es de 0.0005 m, para el sismo 02. ............................................................................................................. 249 Figura 167: Los desplazamientos en el eje Y, en la ladera 04, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 02. .................................................................. 250 Figura 168: El desplazamiento en el eje Y en la ladera 04, es de 0.00038 m, para el sismo 02. ......................................................................................................... 250 Figura 169: Los desplazamientos en el eje X, en la ladera 04, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 03. .................................................................. 251 Figura 170: El desplazamiento en el eje X en la ladera 04, crítico es de 0.0016 m, para el sismo 03. .................................................................................................. 251 Figura 171: Los desplazamientos en el eje Y, en la ladera 04, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 03. .................................................................. 252 Figura 172: El desplazamiento en el eje Y en la ladera 04, es de 0.0008 m, para el sismo 03. ............................................................................................................. 252 Figura 173: Los desplazamientos en el eje X, en la ladera 04, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 04. .................................................................. 253 Figura 174: El desplazamiento en el eje X en la ladera 04, es de 0.00028 m, para el sismo 04. ......................................................................................................... 253 Figura 175: Los desplazamientos en el eje Y, en la ladera 04, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 04. .................................................................. 254 Figura 176: El desplazamiento en el eje Y en la ladera 04, es de 0.00012 m, para el sismo 04. ......................................................................................................... 254 Figura 177: Los desplazamientos en el eje X, en la ladera 05, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 01. .................................................................. 255 Figura 178: El desplazamiento en el eje X en la ladera 05, es de 0.00038m, para el sismo 01. ............................................................................................................. 255 Figura 179: Los desplazamientos en el eje Y, en la ladera 05, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 01. .................................................................. 256 Figura 180: El desplazamiento en el eje Y en la ladera 05, es de 2.5E-5 m, para el sismo 01. ............................................................................................................. 256 Figura 181: Los desplazamientos en el eje X, en la ladera 05, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 02. .................................................................. 257. xvii.

(18) Figura 182: El desplazamiento en el eje X en la ladera 05, es de 0.00022 m, para el sismo 02. ......................................................................................................... 257 Figura 183: Los desplazamientos en el eje Y, en la ladera 05, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 02. .................................................................. 258 Figura 184: El desplazamiento en el eje Y en la ladera 05, es de 0.00035 m, para el sismo 02. ......................................................................................................... 258 Figura 185: Los desplazamientos en el eje X, en la ladera 05, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 03. .................................................................. 259 Figura 186: El desplazamiento en el eje X en la ladera 05, es de 0.0022 m, para el sismo 03. ............................................................................................................. 259 Figura 187: Los desplazamientos en el eje Y, en la ladera 05, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 03. .................................................................. 260 Figura 188: El desplazamiento en el eje Y en la ladera 05, es de 0.00082 m, para el sismo 03. ......................................................................................................... 260 Figura 189: Los desplazamientos en el eje X, en la ladera 05, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 04. .................................................................. 261 Figura 190: El desplazamiento en el eje X en la ladera 05, es de 0.00026 m, para el sismo 04. ......................................................................................................... 261 Figura 191: Los desplazamientos en el eje Y, en la ladera 05, para todas las aceleraciones sísmicas del sismo 04. .................................................................. 262 Figura 192: El desplazamiento en el eje Y en la ladera 05, es de 0.00011 m, para el sismo 04. ......................................................................................................... 262 Figura 193: Los factores de seguridad de la ladera 01 en toda la aceleración sísmica, para el sismo 01..................................................................................... 264 Figura 194: Los factores de seguridad de la ladera 01 en toda la aceleración sísmica, para el sismo 02..................................................................................... 264 Figura 195: Los factores de seguridad de la ladera 01 en toda la aceleración sísmica, para el sismo 03..................................................................................... 265 Figura 196: Los factores de seguridad de la ladera 01 en toda la aceleración sísmica, para el sismo 04..................................................................................... 265 Figura 197: Los factores de seguridad de la ladera 02 en toda la aceleración sísmica, para el sismo 01..................................................................................... 266 Figura 198: Los factores de seguridad de la ladera 02 en toda la aceleración sísmica, para el sismo 02..................................................................................... 266 Figura 199: Los factores de seguridad de la ladera 02 en toda la aceleración sísmica, para el sismo 03..................................................................................... 267 Figura 200: Los factores de seguridad de la ladera 02 en toda la aceleración sísmica, para el sismo 04..................................................................................... 267 Figura 201: Los factores de seguridad de la ladera 03 en toda la aceleración sísmica, para el sismo 01..................................................................................... 268 Figura 202: Los factores de seguridad de la ladera 03 en toda la aceleración sísmica, para el sismo 02..................................................................................... 268. xviii.

(19) Figura 203: Los factores de seguridad de la ladera 03 en toda la aceleración sísmica, para el sismo 03..................................................................................... 269 Figura 204: Los factores de seguridad de la ladera 03 en toda la aceleración sísmica, para el sismo 04..................................................................................... 269 Figura 205: Los factores de seguridad de la ladera 04 en toda la aceleración sísmica, para el sismo 01..................................................................................... 270 Figura 206: Los factores de seguridad de la ladera 04 en toda la aceleración sísmica, para el sismo 02..................................................................................... 270 Figura 207: Los factores de seguridad de la ladera 04 en toda la aceleración sísmica, para el sismo 03..................................................................................... 271 Figura 208: Los factores de seguridad de la ladera 04 en toda la aceleración sísmica, para el sismo 04..................................................................................... 271 Figura 209: Los factores de seguridad de la ladera 05 en toda la aceleración sísmica, para el sismo 01..................................................................................... 272 Figura 210: Los factores de seguridad de la ladera 05 en toda la aceleración sísmica, para el sismo 02..................................................................................... 272 Figura 211: Los factores de seguridad de la ladera 05 en toda la aceleración sísmica, para el sismo 03..................................................................................... 273 Figura 212: Los factores de seguridad de la ladera 05 en toda la aceleración sísmica, para el sismo 04..................................................................................... 273 Figura 213: Dando a conocer nuestros objetivos del proyecto de tesis en la asamblea de la Comunidad de Sacsamarca. ........................................................ 275 Figura 214: Reconocimiento de los límites de terreno del sector Heramocco. ... 275 Figura 215: Realizando el levantamiento topográfico del lugar de estudio. ....... 276 Figura 216: Colocando los geófonos cada 5 metros para el ensayo de refracción sísmica. ................................................................................................................ 276 Figura 217: Realizando el golpe con el martillo de 25 lbs para el registro de ondas elásticas. .............................................................................................................. 277 Figura 218: Extracción de muestras inalteradas por bloques. ............................. 277 Figura 219: Traslado de muestras inalteradas a laboratorio................................ 278 Figura 220. Realizando orificio en suelo para hallar el peso de suelo extraído. . 278 Figura 221: Utilizando el cono de arena para calcular el volumen del orificio realizado y la densidad en campo del suelo. ....................................................... 279 Figura 222: Muestras secas para hallar el contenido de humedad de muestra de suelo 05. .............................................................................................................. 279 Figura 223: Dejando secar las muestras de suelo para luego separar partículas finas y gruesas de muestras de suelo. ................................................................. 280 Figura 224: Pesando muestra de suelo seca seleccionada para su posterior lavado. ............................................................................................................................. 280 Figura 225: Lavado de muestras de suelo secas.................................................. 281 Figura 226: Vaceando a los tamices la muestras de suelo 01 lavada y seca. ...... 281 Figura 227: Tamizando muestra de suelo y pesando el peso retenido en cada tamiz. ................................................................................................................... 282. xix.

(20) Figura 228: Realizando los ensayos de límite líquido y plástico. ....................... 282 Figura 229: Tallado de muestras (M-01, M-03 y M-05), donde predomina la arcilla. .................................................................................................................. 283 Figura 230: Tallado de muestras (M-02, M-04), cuentan con gran cantidad de partículas gruesas . .............................................................................................. 283 Figura 231: Pesamos y medimos las muestras talladas. ...................................... 284 Figura 232: Preparando la muestra para ubicarla en la cámara triaxial. ............. 284 Figura 233: Llenando de agua la cámara triaxial. ............................................... 285 Figura 234: Controlando las deformaciones axiales para el cambio de presiones de confinamiento. ..................................................................................................... 285 Figura 235: Extrayendo la muestra deformada de la celda triaxial ..................... 286 Figura 236: Mostrando todas las muestras deformadas que se obtuvieron al realizar ensayo triaxial. ....................................................................................... 287. xx.

(21) RESUMEN En la presente tesis se lleva a cabo la comparación entre los métodos de equilibrio límite y elementos finitos en el análisis de estabilidad estático y sísmico de ladera del Sector Heramocco – Comunidad de Sacsamarca - Huancavelica. Para lo cual en primer lugar se determinó de acuerdo a la topografía del lugar 05 puntos de investigación; luego se hallaron las propiedades físicas, mecánicas y dinámicas del suelo a partir de ensayos en el laboratorio de geotecnia, ensayos en campo y procesamiento de datos en diversos programas; así mismo se escogieron los sismos que más influyeron al lugar de estudio.. Finalmente se realizó el modelamiento del comportamiento de laderas en el programa GeoStudio 2012; obteniendo como resultados del análisis estático por el método Spencer y elementos finitos, factores de seguridad mayores a 1.5 (ladera 03 y 05) por lo que son estables, y menores a 1.5 (ladera 01,02 y 04) por lo que son inestables. Por otro lado el análisis sísmico; para el método pseudoestático se obtuvieron factores de seguridad menores a 1.25 (ladera 02 y 04 para todos los sismos) por lo que son inestables, y mayores a 1.25 (ladera 01, 03 y 05 para todos los sismos) por lo que son estables; para el método de elementos finitos se tiene factores de seguridad menores a 1.25 (ladera 04 para todos los sismos), significa que es inestable y mayores a 1.25 (ladera 01,02 y 03 y 05), significa que se encuentran estables para esta condición.. Por lo tanto, para el análisis de estabilidad estático y sísmico por ambos métodos (equilibrio límite - Spencer y elementos finitos) los resultados son confiables, sin embargo, el primer método es menos preciso que el segundo por sus consideraciones de cálculo. A pesar de ello con el método de equilibrio límite se pueden realizar diseños de estructuras en laderas más seguros, debido a sus resultados de factores de seguridad más críticos.. xxi.

(22) Palabras clave: propiedades mecánicas, propiedades dinámicas, estabilidad, método Spencer, método pseudoestático, sismo, método elementos finitos, factor de seguridad.. xxii.

(23) ABSTRACT This thesis is about the comparison between the Limit Equilibrium and Finite Elements Methods in the analysis of static and seismic stability of Heramocco Slope - Sacsamarca Town - Huancavelica City. First, 05 points of investigation were identified according the topography of this place. After, it was found phisycal, mechanical and dynamic properties of the ground, these ones were based in Geotechnical Laboratory test, field test and data processing in differents programs; so it was selected the earthquakes that influenced more in the place of the study.. Finally, it was done the modelling of the slopes’ behavior in GeoStudio 2012 Program, where it is obtained results of the static analysis across Spencer and Finite Elements Methods, safety factor higher than 1.5 (slope 03 and 05), so they are stable, and safety factor lower than 1.5 (slope 01, 02 y 04), so they are unstable. On the other hand, respect to the seismic analysis, for Seudo Static Method was obtained safety factor lower than 1.25 (slope 02 and 04 to all earthquakes), so they are unstable, and higher than 1.25 (slope 01, 03 y 05 to all earthquakes), so they are stable; for the Finite Elements Method there are safety factors lower than 1.25 (slope 04), it means that it is unstable and higher than 1.25 (slope 01, 02, 03 y 05), it means they are stable to this condition.. In conclusion, for the analysis of static and seismic stability across both methods (Limit Equilibrium Spencer and Finite Elements) the results are reliable, however the first method is less accurate than the second, this is due to its calculation considerations. Despite this, with the limit equilibrium method, safer hillside structure designs can be made, due to their more critical safety factor results.. Key words: mechanical properties, dynamic properties, stability, Spencer Method, Seudo Static Method, earthquake, Finite Elements Method, safety factor.. xxiii.

(24) INTRODUCCIÓN En la actualidad el estudio de laderas está presente en muchos de los trabajos de Ingeniería Civil ya sea en el caso de terraplenes en caminos viales, en presas de tierra, canales; edificaciones ubicadas en las riveras de ríos, en terrenos empinados, cerca de laderas, etc. Con el propósito de comprender el comportamiento de laderas y prevenir las consecuencias de una posible inestabilidad de ladera.. La inestabilidad de ladera se origina cuando las fuerzas resistentes que posee una masa de suelo son menores que las fuerzas deslizantes, esto por diversos factores como: su litología, formación geológica y geomorfología, estado de meteorización, pendiente y relieve, clima e hidrología, sismicidad, cobertura vegetal, efecto antrópico, factor tiempo y otros. Además, la activación de flujos de una masa de suelo puede ser generada por sismos, lluvias, deshielo de nevados, alteración de suelos sensitivos.. Las vibraciones generadas por sismos van a generar al aumento del esfuerzo cortante, disminución de la resistencia del suelo por aumento de la presión de poros, así mismo al deslizamiento de partículas de suelo. Además, en suelos granulares saturados se puede llegar a la falla, cortante y licuación; mientras que los suelos cohesivos amplifican el efecto de los sismos.. El análisis de estabilidad de laderas es muy complejo, por ello en este trabajo de investigación nos enfocamos en un análisis de estabilidad estático y sísmico de ladera del sector Heramoccco – Comunidad Sacsamarca – Departamento de Huancavelica, con el programa GeoStudio 2012 v.8.15, por dos métodos: equilibrio límite y elementos finitos. Con ello se determinó la condición en la que se encuentra el lugar y la metodología más adecuada en cada caso.. xxiv.

(25) xxv.

(26) CAPÍTULO I: PROBLEMA 1.1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA: La actividad sísmica en el Perú es alta por el proceso de convergencia de la placa Nazca bajo la Sudamericana, que se produce con una velocidad promedio de 7 a 8 cm/año. Siendo así este proceso el responsable de la ocurrencia de sismos de gran magnitud en el país, trayendo consigo la ocurrencia de deslizamientos de taludes, pérdidas de vidas humanas y pérdidas materiales.. El departamento de Huancavelica cuenta con áreas de peligro alta y muy alta de movimientos de masa, de acuerdo a la Dirección General de Ordenamiento Territorial del MINAM, por ello es necesario darle la debida importancia al estudio de laderas.. El problema de inestabilidad de laderas se observa en los distintos lugares del mundo, así es el caso del departamento de Huancavelica – Perú, habiendo ocurrido en esta ciudad deslizamientos de ladera de gran magnitud: en el distrito de Izcuchaca afectando a la carretera Huancavelica – Huancayo; así mismo en la Universidad Nacional de Huancavelica afectando edificaciones recientemente construidas. Los hechos ocurridos e investigaciones realizadas en Huancavelica han determinado que. 1.

(27) las causas que más influyeron en la inestabilidad de ladera son las precipitaciones y los sismos ocurridos.. La ladera del sector Heramocco de la Comunidad de Sacsamarca, cuenta con una topografía crítica mayores al 30%; el tipo de suelo que predomina en el lugar es el arcilloso, por lo que amplifica las ondas sísmicas; el lugar está sujeto a precipitaciones altas y continuas en las épocas de invierno, generando así la saturación y disminución de resistencia del suelo; además el sector se está poblando y generará mayores sobrecargas sobre el terreno. Por ello es importante conocer la condición de estabilidad del lugar y resistencia del suelo para su peso propio, con presencia de sismos ocurridos y posteriormente con presencia de sobrecargas.. 1.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA. 1.2.1.. PROBLEMA GENERAL:. ¿Qué diferencias hay entre el método de equilibrio límite y elementos finitos en el análisis de estabilidad de ladera del sector Heramocco-Comunidad de Sacsamarca en el año 2019?. 1.2.2.. PROBLEMAS ESPECÍFICOS:. A. ¿Qué diferencias hay entre el método de equilibrio límite y elementos finitos en el análisis de estabilidad estático de ladera del sector HeramoccoComunidad de Sacsamarca en el año 2019?. 2.

(28) B. ¿Qué diferencias hay entre el método de equilibrio límite y elementos finitos en el análisis de estabilidad sísmico de ladera del sector HeramoccoComunidad de Sacsamarca en el año 2019?. 1.3. OBJETIVOS: 1.3.1.. OBJETIVO GENERAL:. Realizar el estudio comparativo entre el método de equilibrio límite y elementos finitos en el análisis de estabilidad de ladera del sector Heramocco-Comunidad de Sacsamarca en el año 2019.. 1.3.2.. OBJETIVOS ESPECIFICOS:. A. Realizar el estudio comparativo entre el método de equilibrio límite y elementos finitos en el análisis de estabilidad estático de ladera del sector Heramocco-Comunidad de Sacsamarca en el año 2019.. B. Realizar el estudio comparativo entre el método de equilibrio límite y elementos finitos en el análisis de estabilidad sísmico de ladera del sector Heramocco-Comunidad de Sacsamarca en el año 2019.. 1.4. JUSTIFICACIÓN: Es necesario e importante realizar el estudio y análisis de la influencia de las propiedades intrínsecas del suelo como son: físicas, mecánicas y dinámicas en la estabilidad de ladera, ya que estas generan susceptibilidad a la ocurrencia de deslizamientos del suelo.. 3.

(29) Al encontrarse el ámbito geográfico de estudio en el departamento y provincia de Huancavelica se trata de una zona sísmica alta (zona 3), con mayor probabilidad de ocurrencia de sismos de mayor magnitud. Por ello es indispensable estudiar de qué manera influyen los movimientos sísmicos en el comportamiento de taludes.. Con el estudio del comportamiento de taludes con respecto a la ocurrencia de vibraciones sísmicas se estará realizando el análisis sísmico, lo cual contribuirá en lo posterior a darle la debida importancia a este tema de análisis, a tomar medidas para amortiguar las vibraciones, controlar los deslizamientos, protección contra deslizamientos. Teniendo como fin último prevenir pérdidas materiales y pérdidas de vidas humanas a futuro.. Al realizar los estudios en laderas existen diversos métodos para obtener el factor de seguridad (si la ladera se encuentra estable o inestable), en esta investigación nos enfocamos en realizar una comparación entre el método convencional que es el equilibrio limite y el método elementos finitos, que ventajas y desventajas nos proporcionan cada una de ellas en la actualidad y en qué casos se debe usar.. El lugar donde se está realizando el estudio actualmente se está poblando, esto conlleva a construcción de edificaciones, esta investigación será una base para próximas investigaciones en ella, ya que un estudio de ladera es importante y necesaria para toda edificación.. 1.5. LIMITACIONES: 4.

(30)  No se tomó en cuenta todos los estratos que comprendían las laderas analizadas, es decir se determinó un estrato representativo por ladera, de acuerdo al espesor predominante.  El estudio de propiedades del suelo se realizó solo en su condición natural, en un tiempo crítico (luego de ocurridas las precipitaciones en el lugar); no se alteró la variable independiente – suelo a condiciones consolidadas o drenadas.. 5.

(31) CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO 2.1. ANTECEDENTES: 2.1.1.. ANTECEDENTES INTERNACIONALES:.  (Aguilar Goenaga y Zúñiga Romero, 2015), en su tesis: “Análisis Comparativo de Estabilidad de Taludes mediante los Métodos de Equilibrio Límite Aplicado a Taludes o Laderas Aledañas al Cerro de la Popa, Casco Urbano de Cartagena”. Al realizar el estudio en las zonas de: Diamante, Lo Amador, Salto del Cabron, San Francisco Fase I y II sobre los métodos de equilibrio limite, llegaron a las siguientes conclusiones: - Los métodos de mayor factor de seguridad, brinda en los sectores estudiado fueron los de Spencer, Morgenstenm-Price y Bishop Modificado, arrojando factores de seguridad muy similares en cada uno de los perfiles típicos que representaban la zona estudiada. - Los métodos de menor factor de seguridad en los sectores estudiados fueron los de Janbu y Ordinario, arrojando factores de seguridad muy similares en cada uno de los perfiles típicos que representaban la zona estudiada, debido a que son métodos muy sencillos en los cuales no se satisface completamente las condiciones de equilibrio y se asume que las fuerzas entre dovelas es cero, lo que produce factores de seguridad bajos y sobredeterminados.. 6.

(32)  (Espinoza Duran y Tapia Berzoza, 2013), en su tesis: “Análisis Comparativo entre los métodos de estabilidad de taludes aplicados a las presas de tierra del proyecto PACALORI”. Universidad de Cuenca – Ecuador. Al realizar el estudio de estabilidad de talud de la presa de tierra PACALORI, llegaron a las siguientes conclusiones: - El contenido de agua presente en la masa del suelo contribuye a la disminución de la estabilidad de taludes, ya que saturan los suelos disminuyendo la cohesión de sus partículas. Esto es observable en la marcada diferencia del factor de seguridad entre el estado de carga final de construcción y operación. En el primer caso, donde no hay incremento de humedad en el cuerpo del terraplén se tiene taludes más seguros debido a que la cohesión del cuerpo de la presa no se ve afectada. - No existe un procedimiento que proporcione un factor de seguridad totalmente confiable, por lo que se realizó el análisis de estabilidad usando varios métodos, para obtener un rango de valores en los que el más conservador fue derivado del método de Janbu y el más alto fue otorgado por el método de Bishop, por ende, el resto de factores se encuentran en este intervalo. - Para el estado de carga final de construcción se ha realizado el análisis de estabilidad en el talud más empinado (aguas abajo); encontrando que es estable y seguro (FS=2,104), por lo que se puede concluir que el talud aguas arriba también lo será debido a que es más tendido. Por otro lado, para el caso de operación solamente se debe analizar el talud aguas abajo, ya que éste presenta el caso más desfavorable debido a la filtración a la que se ve sujeto. - Se puede concluir que para la presa estudiada el método de Janbu nos entrega el factor de seguridad más conservador, por lo que debe ser tomado en cuenta para un diseño seguro en la etapa de factibilidad. Para etapas posteriores en las que se requiera mayor precisión en los cálculos se puede realizar el análisis mediante los métodos de Spencer y Morgenstern-Price ya que de la. 7.

(33) experiencia adquirida en otras presas se sabe que estos son los que más se aproximan a la realidad.  (Garzón Iral, Valencia Palacio y Muñoz Cossio, 2012), “Evaluación De La Vulnerabilidad Y Consecuencias Por Deslizamiento En La Conexión Vial Aburrá - Río Cauca Entre Las Abscisas Km 04+000 Y Km 39+000”, Universidad de Medellín - Colombia. En este trabajo de investigación se evaluó la vulnerabilidad a deslizamientos en la conexión vial Aburrá – Río Cauca, Colombia, ya que son muy frecuentes los deslizamientos en las carreteras de Colombia. Se llegaron a las siguientes conclusiones: - Los deslizamientos en zonas de ladera están muy influenciados además de la fuerza de gravedad, por la cohesión del suelo, la cual puede ser incrementada con el sistema radical de la vegetación; por el ángulo de fricción interna, el cual depende de la mineralogía del suelo; y de la regulación del contenido de humedad del mismo. - En las épocas de lluvia se presenta la saturación de los taludes, sin embargo, los picos de lluvia no necesariamente coinciden con las fechas en las cuales se presentan los deslizamientos. Esto puede deberse a varias razones, una de ellas es que en la época de lluvias los suelos absorben un alto grado de humedad alcanzando mayor densidad y saturación, la cual es progresiva en el tiempo debilitando poco a poco la resistencia al deslizamiento del suelo y posterior en épocas secas se presenta la falla..  (Sepúlveda Barraza, 2011), investigó “Comportamiento sísmico de taludes de roca”, Universidad Politécnica de Madrid - España. En este trabajo se sometió a taludes rocosos bajo acción sísmica (terremotos chilenos más significativos, de magnitud Mw >8,0) y a través del método de desplazamientos de Newmark, se calcularon los desplazamientos totales permanentes que se producirían en los taludes, a partir de lo cual se concluyó en lo siguiente:. 8.