manual para manejo del programa slope/w versiÓn 2007 · slope / w slope/w es un software que...

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  • Julio de 2012 1

    MANUAL PARA MANEJO DEL PROGRAMA SLOPE/W VERSIÓN 2007

    ELABORADO POR:

    Ing. MSc. José Alberto Rondón

    Ing. MSc. Luz Marina Torrado Gómez

    Bucaramanga, 2012

  • Julio de 2012 2

    SLOPE / W

    Slope/w es un software que permite calcular el factor de seguridad de los taludes

    en tierra y en roca. Con SLOPE/W se puede analizar problemas sencillos y

    complejos para una gran variedad de formas de superficie de falla, condiciones de

    presión de poros, propiedades de suelo, métodos de análisis y condiciones de

    cargas . Usando el equilibrio límite, SLOPE/W puede modelar tipos de suelos

    heterogéneos, compleja estratigrafía y geometrías de superficie de falla, y

    variables condiciones de presión de poros utilizando una grande selección de

    modelos de suelo. El análisis de estabilidad de taludes puede ser realizado

    utilizando parámetros de entrada determinados.

    Con este completo rango de características, SLOPE/W se puede utilizar para

    analizar casi cualquier problema de estabilidad de taludes que se pueda encontrar

    en geotecnia y proyectos de ingeniería.

    El programa al resolver el problema de la estabilidad del talud, muestra muchos

    instrumentos para ver los resultados, tales como despliegue la superficie de falla y

    el factor de seguridad mínimo, visualización de uno individualmente, ver la

    información acerca de la superficie de falla critica, incluyendo la masa total que

    desliza, un diagrama de cuerpo libre y un polígono de fuerzas de las fuerzas que

    actúan en cada dovela y el contorno de los factores de seguridad.

  • Julio de 2012 3

    PASOS PARA LA UTILIZACIÓN DEL SOFTWARE

    Para arrancar el programa se puede hacer desde el escritorio o desde el menú de inicio tal como se muestra

    Una vez que se pulsa el icono de arranque del programa desde el menú de inicio aparecerá la pantalla que vemos debajo de este texto. En la parte derecha se observan varios iconos cada uno correspondiente a un programa distinto del paquete Geostudio, ejemplos y vídeos tutoriales que componen el paquete.

  • Julio de 2012 4

    Para crear un nuevo proyecto se hace click en New

    Una vez pulsado en ícono aparece la pantalla principal del programa, tal como aparece en la siguiente figura.

    A partir de aquí se empieza a introducir geometrías, mallas, parámetros y todos los datos necesarios para modelizar el comporamiento de una ladera, terraplén, presa, desmonte, etc; en este caso del talud.

  • Julio de 2012 5

    Haciendo click en la ventana de settings se introduce la línea piezometrica, tal como aprece en la siguiente figura.

  • Julio de 2012 6

  • Julio de 2012 7

    Guardar el documento haciendo click en File Save as.

    El área de trabajo, es el área establecida por el usuario para definir el problema. El área puede ser más pequeña, igual o más grande que el tamaño del papel. Para definir el tamaño del área de trabajo: Hacer click en Set Page y aparecerá el área para trabajar.

    Seleccionar el área de trabajo en menú-set y escoger la opción page, verificar que las unidades estén en mm y colocar las dimensiones de ancho y alto que desea en la hoja.

  • Julio de 2012 8

    Para dimensionar el área de trabajo hacer click en Set Page y colocar las dimensiones de ancho y altura de la misma.

    .

  • Julio de 2012 9

    La visualización de la malla en el fondo del área de trabajo constituye una ayuda fundamental a la hora de dibujar y visualizar el perfil del talud, seleccionando Set Grid

    Para definir los ejes del perfil y poder acotar geométricamente el talud se debe seleccionar Set del menú y el siguiente cuadro de diálogo aparecerá:

    Escribir el título de los ejes: Bottom X: Distancia (m). y Left Y: Elevación (m), pulsar O.K y se procede a colocar los valores que se indican en la figura adjunta

  • Julio de 2012 10

    Se procede a dibujar el talud en estudio apartir del estudio topográfico realizado,

    haciendo click en Keyn Points, introduciendo las abscisas, tal como se

    muestra a continución.

  • Julio de 2012 11

    Para unir los puntos intriducidos y formar los estratos encontrados en el talud se procede

    a hacer click en Draw Regions Region y las regiones quedan definidas

  • Julio de 2012 12

    Para introducir las caracteristicas geotecnicas de los materiales se procede a hacer click

    en Draw Materials

    Aparece este recuadro y se selecciona regions KeyIn

  • Julio de 2012 13

    Seguidamente se adicionan los materiales haciendo click en Add. Para el caso del

    talud estudiado se introducen las siguientes caracteristicas, las cuales se

    presentan en la siguiente tabla

    ESTRATO CLASIFICACION COLOR γ

    (KN/m3)

    C (KPa)

    Ø ( º )

    1 CL Amarillo 20.01 69.65 19 2 CL Rojizo 20.85 10.93 22 3 ML Marrón rojizo 20.65 17.05 16

    4 CL Marrón con bandas rojas y

    grises

    18.49

    32.47 27

    5 SC Amarillo 18.3 24.13 23

    6 ROCA ---- --- --- ---

    A continuación se muestra el procedimiento realizado para la incorporación de

    dichos parámetros.

  • Julio de 2012 14

  • Julio de 2012 15

    Una vez terminados de introducir las caracteristicas se procede a asignarlos en

    cada uno delos estratos haciendo click en Draw materials y desplegando la

    ventana de cada uno de ellos y simplemente clickeando dicho estrato.

  • Julio de 2012 16

    Se dibuja la línea piezometrica haciendo click en KeyIn Pore water Presure

    Add y aparecerá el siguiente recuadro

    Luego haciendo click en Points se introducen las abscisas de la línea

    piezometrica y luego hacer click en Add y hace click en close.

  • Julio de 2012 17

    Haciendo click en Materials se indicanlos estratos por los cuales va a pasar la

    línea piezometrica, tal como se observa en la figura

  • Julio de 2012 18

    Teniendo en cuenta que el talud en estudio está localizado en una zona de

    amenaza sismica alta y según la Norma Sismoresistente NSR-10, la cual indica

    que se debe utilizar una aceleración sismica de 0.5 y teniendo en cuenta el criterio

    dado en Hynes-Griffin, M.E. and Franklin, A.G. (1984). "Rationalizing the seismic

    coefficient method." Miscellaneous Paper GL-84-13, U.S. Army Corps of Engineers

    Waterways Experiment Station, Vicksburg, Mississipi, 21p. se utilizará el 50% de

    dicha aceleración, para lo que se estipula un valor de 0,15 para la aceleración

    sísmica Horizontal.

    Para incorporar la carga sísmica se debe hacer click en KeyIn Seismic Load y

    al desplegarse la ventana colocar los valores

  • Julio de 2012 19

    Para especificar el control del análisis se debe hacer click en Draw y seleccionar la pestaña Slip Surface , grid y colocar los valores en las casillas.

    Posteriormente dar click en Draw, seleccionar la pestaña Slip Surface , Radius y colocar los valores en las casillas.

  • Julio de 2012 20

    Antes de correr el programa se debe realizar la verificación delos datos haciendo

    click en Tools Verify/Optimize y verificar si la verificación indica cero errores,

    se pulsa Done y se puede proceder a correr el programa de lo contrario se

    procederá a verificar los errorres y corregirlos.

    Para iniciar los cálculos que permitan determinarr el coeficiente de seguridad y visualizar la superficie de rotura asociada, se debe seleccionar del menú la barra de Tools, solve Analyses y al aprecer el cuadro que se muestra a continuación se le da click en Start.

  • Julio de 2012 21

    Aparece el siguiente cuadro de diálogo sobre el que pulsamos el botón Start,

    iniciándose el cálculo de los resultados.

    Después de cierto tiempo aparece el siguiente cuadro con la información de los factores de seguridad por los diferentes metodos de analisis.

    Una vez terminados los calculos y con el objetivo de visualizar los resultados de

    los calculos se hace click en Window Contour, tal como se muestra en las

    siguientes figuras.

  • Julio de 2012 22

    A continuación se muestran los diferentes resultados obtenidos por los distintos

    métodos utilizados.

  • Julio de 2012 23

    Para modificar la intensidad de las líneas de contorno que definen los lugares geométricos de los coeficientes de seguridad se selecciona del menú desplegable la opción de Draw, contours, enel cual se despliega un cuadro, sonde se le introducen los valores pedidos, tal como se puede observa en la figura siguiente.

  • Julio de 2012 24

    Para visualzar las fuerzas que actúan sobre cada rebanada se da click en View, slide Information, tal como se muestra a continuación

  • Julio de 2012 25

    Para la visulaización de las graficas generadas dar click en Draw, Graph según se

    muestra en la siguiente figura

  • Julio de 2012 26

    Se pulsa la ventana desplegable que se observa como Add y se seleccionan las

    clases de graficas a analizar.

    A continuación se muestran las gráficas generadas por el programa, que sirven de

    analisis de las variables involucradas.

  • Julio de 2012 27

    SOLUCIÓN GEOTECNICA PARA EL TALUD

    Como solución al problema de inestabilidad del talud se plantea la construcción de

    un muro en concreto reforzado de 9.0 m de altura con espesor de 0,20 m con

    talud 1 : 0,5 con tres líneas anclajes dos de 18 m. ubicados en la parte superior y

    uno de 12 m ubicado en la parte inferior del talud, con 4 torones de diametro de

    5/8”.

    Para la modelación de la solución geotecnica planteada se procedió a dibujar el

    talud con una polyline tal como se muestra en la figura.

    Dibujar el muro con la polylines.

    DISTANCIA Vs ESFUERZONORMAL

    Norm

    al S

    tress (

    kP

    a)

    Distance (m)

    -20

    -40

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    0 10 20 30 40 50

    DISTANCIA Vs ESFUERZOCORTANTE

    Shear

    Str

    ength

    (kP

    a)

    Distance (m)

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    0 10 20 30 40 50

    DISTANCIA Vs COHESION

    Cohesio

    n (

    kP

    a)

    Distance (m)

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    0 10 20 30 40 50

    DISTANCIA Vs PRESIONDE POROS

    Pore

    -Wate

    r P

    ressure

    (kP

    a)

    Distance (m)

    -10

    -20

    -30

    -40

    -50

    0

    0 10 20 30 40 50

    DISTANCIA Vs FUERZASISMICA

    Hori

    z. S

    eis

    mic

    (kN

    )

    Distance (m)

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    0 10 20 30 40 50

    DISTANCIA Vs ANGULOFRICCION

    Fri

    ction A

    ngle

    (°)

    Distance (m)

    16

    17

    18

    19

    20

    21

    22

    0 10 20 30 40 50

  • Julio de 2012 28

    Modificar los estratos dando click en la ventana de Modify Objetcs y dar click

    en los estratos a eliminar y suprimir.

  • Julio de 2012 29

    haciendo click en Keyn Points, introduciendo las abscisas, tal como se

    muestra a continución.

  • Julio de 2012 30

    Para unir los puntos introducidos y formar el muro hacer click en Draw

    Regions Region y el muro queda definido.

  • Julio de 2012 31

    Para conformar el espesor del muro en concreto hacer click en Draw Regions

    Region, seleccionar los puntos a definir. El espesor del muro en este caso se

    definió de 20 cm.

    A continuación se muestra un detalle de muro terminado.

  • Julio de 2012 32

    A continuación se deben asignar las propiedades del muro colocado, haciendo

    click en Draw Materials

    Haciendo click en regions, escoger el material a asignar, en la ventana

    desplegable escoger la opción de concreto e introducir las propiedades del

    material.

  • Julio de 2012 33

    Se reasignan de nuevo los materiales que conforman los estratos.

  • Julio de 2012 34

    Para la colocación de los anclajes se hace click en polylines, con ella se realiza el

    dibujo preliminar de los anclajes.

    Se procede a asignar las propiedades de los anclajes haciendo click en Draw

    Reinforcement Loads y se procede a colocar los parámetros solicitados en el

    cuadro del diálogo.

  • Julio de 2012 35

    A continuación se presentan las especificaciones calculadas para los anclajes del

    muro planteado como solución al problema de inestabilidad del talud de la zona A.

    Se colocarán tres (03) lineas de anclajes distribuidos asï:

    1. Una (1) linea de 15 metros de Longitud con bulbo de 8 metros.

    2. Dos (2) lineas de 12 metros de longitud con bulbo de 7 metros.

    Longitud del Anclaje: 15 m y 12 metros

    Inclinación del Anclaje: 15

    Carga Aplicada: 30 toneladas = 300 KN

  • Julio de 2012 36

    Carga admisible del Anclaje: 70% * 16.2 Ton * 3 = 34.02 Ton

    Es decir se requieren 3 Anclajes de 5/8”.

    Las especificaciones de los bulbos tenidos en cuenta para la solución fueron las

    siguientes:

    Longitud del Bulbo: 8 m y 7 m.

    Diámetro del Bulbo (Diámetro Perforación): 4” = 10 cm = 0.1 m.

    Factor de Seguridad: 1.5.

    Fricción entresuelo y bulbo = Fuerza / Area = 300 Kpa

    Separación: 2.5 m.

    Capacidad del anclaje: fy * Area * Cantidad * 0.85 = 270 KN.

    Capacidad de Corte: Aproximadamente el 70% de la capacidad de

    Anclaje = 200 KN.

  • Julio de 2012 37

  • Julio de 2012 38

    Para este análisis utilizaremos Dos (2) formas distintas para determinar los valores

    de factor de seguridad las cuales presentamos a continuación:

    Primera forma: Autolocalización:

    en KeyIn se hace click en Analyses.

    En la pestaña Slip Surface activamos en Slip Surface Option la Opción Auto

    Locate

  • Julio de 2012 39

    Realizar la verificación delos datos haciendo click en Tools Verify/Optimize y

    si la verificación indica cero errores, se pulsa Done y se puede proceder a correr

    el programadelo contrario se procederá a verificar los errorres y corregirlos.

    Para iniciar los cálculos que permitan determinarr el coeficiente de seguridad y visualizar la superficie de rotura asociada, se debe seleccionar del menú la barra de Tools, solve Analyses y al aparecer el cuadro que se muestra a continuación se le da click en Start.

    Aparece el siguiente cuadro de diálogo sobre el que pulsamos el botón Start,

    iniciándose el cálculo de los resultados.

  • Julio de 2012 40

    Aparecerá el siguiente cuadro de dialogo con los valores de factor de seguridad

    por los diferentes métodos.

    Una vez terminados los cálculos y para visualizar los resultados de los cálculos se

    hace click en Window Contour, tal como se muestra en las siguientes figuras.

  • Julio de 2012 41

    A continuación se muestran los resultados arrojados de factores de seguridad

    obtenidos por el programa para los diferentes métodos empleados.

  • Julio de 2012 42

  • Julio de 2012 43

    Segunda forma: Entry and Exit:

    en KeyIn se hace click en Analyses.

    En la pestaña Slip Surface activamos en Slip Surface Option la Opción Entry and Exit

    En la barra de Herramienta se activa Draw Slip Surface Entry and Exit

  • Julio de 2012 44

    Se dibuja la Línea de entrada y la linea de salida de las posibles líneas de fallas.

  • Julio de 2012 45

    Realizar la verificación delos datos haciendo click en Tools Verify/Optimize y

    si la verificación indica cero errores, se pulsa Done y se puede proceder a correr

    el programadelo contrario se procederá a verificar los errorres y corregirlos.

    Para iniciar los cálculos que permitan determinarr el coeficiente de seguridad y visualizar la superficie de rotura asociada, se debe seleccionar del menú la barra de Tools, solve Analyses y al aparecer el cuadro que se muestra a continuación se le da click en Start.

  • Julio de 2012 46

    Aparece el siguiente cuadro de diálogo sobre el que pulsamos el botón Start,

    iniciándose el cálculo de los resultados.

    Aparecerá el siguiente cuadro de dialogo con los valores de factor de seguridad

    por los diferentes métodos.

  • Julio de 2012 47

    Una vez terminados los cálculos y para visualizar los resultados de los calculos se

    hace click en Window Contour, tal como se muestra en las siguientes figuras.

    A continuación se muestran los resultados arrojados de factores de seguridad

    obtenidos por el programa para los diferentes métodos empleados.

  • Julio de 2012 48

    Para ver la información de una dovela se hace click en View Slice

    Information

  • Julio de 2012 49

    Hacer click sobre la dovela de la que se desea ver la información y aparecerá el

    cuadro de diálogo con la misma.

  • Julio de 2012 50

    Para dibujar las graficas se hace click en Draw Graph y en el cuadro que

    aparece se buscan las graficas deseadas.

    Las gráficas generadas por el programa aparecen a continuación:

  • Julio de 2012 51

    DISTANCIA Vs ESFUERZONORMAL

    Norm

    al S

    tress (

    kP

    a)

    Distance (m)

    -50

    0

    50

    100

    150

    200

    0 10 20 30

    DISTANCIA Vs ESFUERZOCORTANTE

    Shear

    Str

    ength

    (kP

    a)

    Distance (m)

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    0 10 20 30

    DISTANCIA Vs COHESION

    Cohesio

    n (

    kP

    a)

    Distance (m)

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    0 10 20 30

    DISTANCIA Vs PRESIONDE POROS

    Pore

    -Wate

    r P

    ressure

    (kP

    a)

    Distance (m)

    -10

    -20

    -30

    -40

    0

    0 10 20 30

    DISTANCIA Vs FUERZASISMICA

    Hori

    z. S

    eis

    mic

    (kN

    )

    Distance (m)

    0

    5

    10

    15

    20

    0 10 20 30