ESTABILIDAD DE TALUDES Y LADERAS CON REDES Y ANCLAJES
La estabilización de taludes en terrenos sueltos o rocosos con redes y anclajes es un sistema ampliamente utilizado. Se trata de una solución económica, una buena alternativa a las intervenciones rígidas con obras en cemento. Además de las redes metálicas tradicionales, en el mercado se encuentran también redes de acero de alta resistencia.
Etas últimas tienen mayor capacidad de absorción de las fuerzas desestabilizadoras, que sucesivamente se transfieren a los anclajes.
INTRODUCCIÓN
El uso de la red metálica como obra de estabilización flexible es hoy en día una buena alternativa a las obras en cemento macizo, comprobada por los resultados obtenidos en numerosas intervenciones de estabilización en las que ha sido empleada.
Es de resaltar el aspecto naturalístico de la intervención, ya que la estructura abierta de la malla permite el recrecimiento de la vegetación.
El desarrollo de una red de acero de alta resistencia, con resistencia a tracción de 1.770 N/mm2 (las redes comunes tienen una resistencia a tracción de unos 500 N/mm2), ha vuelto de hecho más eficiente y económica la intervención de estabilización con respecto a otros sistemas. La mayor capacidad de la red para absorber las fuerzas a transferir a los anclajes, permite de hecho aumentar su intereje.
REDES DE ACERO DE ALTA RESISTENCIA PARA LA ESTABILIDAD DE TALUDES
Han sido desarrolladas y están disponibles en el mercado redes de acero de alta resistencia, como por ejemplo la red de acero standard TECCO®. El alambre de la red tiene un diámetro de 3 mm y un revestimiento de aluminio-zinc para protegerla de la corrosión, la malla tiene forma romboidal con un tamaño promedio de 83 y 143 mm. La red cuenta con una resistencia a tracción de 150 kN/m (resistencia mínima a la rotura). La estructura tridimensional, por un lado permite una difusión óptima de las solicitaciones generadas por el deslizamiento del terreno y por otro lado ofrece un ventajoso aporte a la revegetación.
Con respecto a las tradicionales redes metálicas de acero que ofrece el mercado, comparables con las medidas de la malla y el diámetro del alambre; la red de alta resistencia, con sus propiedades específicas, tiene la capacidad de absorber y transmitir fuerzas tres veces mayores.
El sistema de placas de anclaje ha sido proyectado para soldar la red al suelo y a los anclajes. Este sistema permite un considerable pretensado de la red.
Figura 1. Estabilidad de laderas con redes de acero de alta resistencia y anclajes.
EL CONCEPTO DE DIMENSIONAMIENTO DE LOS SISTEMAS FLEXIBLES PARA LA ESTABILIDAD DE LADERAS EN TERRENO SUELTO O ROCA MUY ALTERADA
Analizando el mecanismo de inestabilidad local entre anclajes y la inestabilidad superficial paralela al talud es posible dimensionar los sistemas flexibles de estabilidad de taludes constituidos por redes de acero y anclajes.
La inestabilidad local (Figura 2) tiene que ver con el deslizamiento del terreno entre los anclajes. Mediante esta comprobación, el sistema se dimensiona de tal modo que contenga el deslizamiento del terreno. Las acciones que se desarrollan por efecto cinemático se absorben y se transmiten, por medio de los anclajes, al subsuelo estable.
Figura 2. Inestabilidad local entre anclajes
Como se muestra en la Figura 2, la superficie de influencia entre anclajes se caracteriza por un ancho “a” y una longitud “2b, al socar la tuerca en la placa se genera una fuerza V de pretensado y una difusión de la carga de forma tronco cónica. Como consecuencia, la sección transversal del cuerpo inestable tiene forma trapezoidal (véase Figura 3), pero se puede aproximar a un rectángulo con base ared y altura t.
Figura 3. Mecanismo de deslizamiento de dos cuerpos
Aplicando las ecuaciones de equilibrio al deslizamiento y el principio de Mohr-Coulomb a los dos cuerpos (véase Figura 3), se obtiene la fuerza máxima P trasmitida por el mecanismo de deslizamiento. Tal fuerza depende de la inclinación β de la superficie de deslizamiento, del espesor del estrato t, del efecto del sismo (εv, εh) y por la incertidumbre del modelo se aplica un factor correctivo γmod.
P[kN]= (A+B+C)/D (1)
A[kN]= (1+εv)·G·[γmod·sinβ-cosβ·tanϕ]
B[kN]= εv·G·[γmod·cosβ+sinβ·tanϕ]
C[kN]= (X+FSII) εv·G·[γmod·cos(α-β)-sin(α-β)·tanϕ]-c·AII
D[kN]= γmod·cos(ψ+β)+sin(ψ+β)·tanϕ
X= GI·[(1+εv)·sinα+εh·cosα]-GI/γmod·[(1+εv)·cosα+εh·sinα]·tanϕ -(Z+c·AI)/γmod+FSII
Para la inestabilidad local entre anclajes se debe verificar:
- la resistencia al corte de la red a lo largo de la placa por medio de la fuerza máxima P;
- la resistencia de la red a la transmisión de la fuerza Z paralela al talud.
La inestabilidad superficial paralela a la ladera (Figura 4), tiene que ver con el estrato superficial que tiende a deslizarse sobre la parte estable del terreno (combinación de varias inestabilidades entre los órdenes de anclajes). Se analiza la estabilidad al deslizamiento de un cuerpo de forma cúbica, de ancho “a”, longitud “b” y espesor “t”.
De las consideraciones de equilibrio y de la condición de rotura de Mohr-Coulomb se obtiene la expresión funcional de la fuerza de corte S (2) que actúa en el sistema.
Además de los parámetros geotécnicos, las otras medidas significativas son:
V = fuerza de pretensado del anclaje,
γmod = factor correctivo por imprecisiones del modelo,
(εv, εh) = aceleraciones verticales y horizontales por sismo,
FS = fuerza de presión debida a la saturación completa del terreno.
Figura 4. Cuerpos de forma cúbica predispuestos al resbalamiento en el plano paralelo a la ladera
SkN]= A+B+C+FS (2)
A[kN]= (1+εv)·G·[sinα-cosα·tanϕ/γmod]
B[kN]= εh·G·[cosα+sinα·tanϕ/γmod]
C[kN]= V·[cos(ψ+α)+sin(ψ+α)·tanϕ/γmod]+c·A/γmod
Para tal mecanismo se debe verificar:
• la resistencia del anclaje al deslizamiento del estrato superficial paralelo a la ladera;
• la resistencia de la red al punzonamiento;
• la resistencia del anclaje a los esfuerzos combinados.
LA SOLUCIÓN GEOSTRU
GeoStru ha desarrollado una aplicación, en su plataforma Geoapp, para el dimensionamiento de los sistemas de consolidación superficial constituidos por redes flexibles combinadas con anclajes rígidos en terrenos y rocas alteradas.
La aplicación controla dos mecanismos de inestabilidad:
Inestabilidad plano-paralela a la ladera (inestabilidad global), se verifica:
- la resistencia del anclaje al deslizamiento;
- la resistencia de la red al punzonamiento;
- la resistencia del anclaje al esfuerzo combinado de deslizamiento y punzonamiento.
Inestabilidad local entre los órdenes de anclajes, se verifica:
- la resistencia al corte de la red a lo largo de la placa mediante la fuerza P;
- la resistencia de la red a la transmisión de la fuerza Z al anclaje superior.
BIBLIOGRAFIA
Rüegger, Flum D. [2001] «Slope stabilization with high-performance steel wire meshes in combination with nails and anchors”
Rorem E., Flum D [2003] “TECCO® high-tensile wire mesh & revegetation, system for slope stabilization”
Flum D., Rüegger. [2003] “The dimensioning of flexible surface stabilization systems made from high-tensile wire mesh in combination with nailing and anchoring in soil and rock.”)
