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Cinco ejemplos resueltos

Cinco modelos resueltos con OGR Slip2D 0.1.235. De cada uno damos la figura que calculó el programa, los datos necesarios para comprobarlo y el archivo .ogr, para que lo abras tú mismo. Todas las cifras de esta página salen del programa.

Ejemplo 1

Talud de dos capas con nivel freático

Desmonte de 16 m de altura con una berma intermedia, excavado en arena limosa sobre arcilla, con un sustrato de grava densa y un nivel freático que corta el talud. Es el mismo modelo que se construye paso a paso en el inicio rápido. La rejilla automática coloca 169 centros sobre el talud y prueba 11 radios en cada uno, 1 859 círculos en total.

Arena limosa
c′ = 5 kPa · φ′ = 32° · γ = 19 kN/m³
Arcilla
c′ = 12 kPa · φ′ = 24° · γ = 19.5 kN/m³
Grava densa
c′ = 0 · φ′ = 40° · γ = 21 kN/m³
Búsqueda
Rejilla de 12 × 12, 11 radios por centro, 30 dovelas
MétodoF
Bishop simplificado1.300
Spencer (λ = 0.343)1.290
GLE / Morgenstern-Price1.292
Análisis de equilibrio límite calculado con OGR Slip2D: 156 de los 169 centros de la rejilla tienen algún círculo válido; factor de seguridad crítico 1.290 (Spencer)
Búsqueda
Rejilla · 169 centros
Spencer
1.290
Bishop · GLE
1.300 · 1.292
Ejemplo 2

Terraplén sobre arcilla blanda con una capa débil

Terraplén de 6 m sobre arcilla blanda cuya resistencia sin drenaje aumenta con la profundidad, con una capa débil de poco espesor a 4.5 m bajo la superficie del terreno. La superficie crítica no es circular y sigue esa capa. La solución habitual es una berma de pie, y comparando los dos modelos se ve cuánto aumenta con ella el factor de seguridad.

Análisis de equilibrio límite calculado con OGR Slip2D: 1324 superficies no circulares válidas; factor de seguridad crítico 0.988 (Spencer)
Modelo
2a · sin berma
Búsqueda
Por bloques · no circular
Spencer
0.988
Análisis de equilibrio límite calculado con OGR Slip2D: 1541 superficies no circulares válidas; factor de seguridad crítico 1.180 (Spencer)
Modelo
2b · berma de 12 × 2 m
Búsqueda
Por bloques · no circular
Spencer
1.180
Relleno
c′ = 5 kPa · φ′ = 32° · γ = 20 kN/m³ · talud 2H:1V
Arcilla blanda
su = 18 kPa en superficie, + 1.5 kPa/m en profundidad · γ = 16.5 kN/m³
Capa débil
su = 12 kPa · γ = 16 kN/m³ · en y = −4.5 m
Arcilla firme
su = 60 kPa · γ = 19 kN/m³ · por debajo de y = −8 m
ModeloBúsquedaSpencerGLE
2a · sin bermaPor bloques, polilínea sobre la capa débil0.9880.990
2a · sin bermaDe camino, 5 000 superficies0.9780.985
2b · con bermaPor bloques, polilínea sobre la capa débil1.1801.168

Las dos búsquedas llegan al mismo mecanismo; la Figura 3.4.5 muestra el que encuentra la búsqueda de camino. El análisis es en tensiones totales, sin presión intersticial.

Modelo 2a.ogr · 9 KB Modelo 2b.ogr · 9 KB
Ejemplo 3

Presa de tierra: filtración en régimen permanente y estabilidad

Presa homogénea de 15 m de altura, con el embalse a 13 m y un dren de pie de 16 m de longitud. El cálculo de filtración por elementos finitos da la superficie libre y la presión intersticial en la base de cada dovela, y el dren mantiene el agua alejada del paramento de aguas abajo.

Análisis de equilibrio límite calculado con OGR Slip2D: 449 de los 506 centros de la rejilla tienen algún círculo válido; factor de seguridad crítico 1.799 (Spencer)
Filtración
MEF · 1 562 triángulos
Iteraciones
25 · converge
Talud
Aguas abajo · rejilla 23 × 22
Spencer
1.799
Sección
Coronación de 6 m de ancho · aguas arriba 3H:1V · aguas abajo 2.5H:1V · sobre base impermeable
Relleno
c′ = 8 kPa · φ′ = 30° · γ = 20 kN/m³
Hidráulica
Ks = 10⁻⁶ m/s, isótropa · van Genuchten α = 3.6 m⁻¹, n = 1.56
Condiciones de contorno
H = 13 m en el paramento de aguas arriba · P = 0 en el dren · superficie de rezume en el resto · sin flujo por la base
ResultadoValor
Presión intersticial en la presahasta 127.5 kPa
Nodos en superficie de rezume0
Talud de aguas abajo, Bishop simplificado1.800
Talud de aguas abajo, Spencer (λ = 0.322)1.799

La malla y el campo de alturas se ven en la Figura 3.7.1, y la presión intersticial en las dovelas de la superficie crítica, en la Figura 3.7.5.

Descargar el modelo.ogr · 157 KB, con la malla y el campo calculado
  estadística · histograma
La ventana Statistics: histograma de los 1 000 factores de seguridad muestreados en el talud de dos capas, con el umbral de rotura, la media y la línea de resumen
Ejemplo 4

El talud del ejemplo 1 con incertidumbre en la resistencia

Tres parámetros de resistencia pasan a ser variables aleatorias, cada una normal y truncada a tres desviaciones típicas. Evaluamos 1 000 muestras de Monte Carlo sobre la superficie crítica determinista de cada método (mínimo global).

c′ de la arcilla
media 12 kPa · σ = 3 kPa · de 3 a 21 kPa
φ′ de la arcilla
media 24° · σ = 2.4° · de 16.8° a 31.2°
φ′ de la arena limosa
media 32° · σ = 2° · de 26° a 38°
MétodoF medioσFPFββln
Bishop simplificado1.3050.1130.5 %2.692.99
Spencer1.2950.1140.5 %2.602.88
GLE / Morgenstern-Price1.2980.1130.5 %2.632.91

Solo cinco de las 1 000 muestras quedan por debajo de 1, demasiado pocas para fijar la probabilidad, como se ve en el gráfico de convergencia.

Descargar el modelo.ogr · 9 KB
Ejemplo 5

Desembalse rápido como problema de filtración transitoria

Es la presa del ejemplo 3, pero ahora estudiamos el talud de aguas arriba mientras el embalse baja de 13 m a 1 m en ocho días. El cálculo por elementos finitos sigue al agua mientras drena del relleno y, al final de cada etapa, una búsqueda completa da el factor de seguridad. El mínimo llega dos días después de que el embalse alcance su nivel más bajo.

Evolución del factor de seguridad del talud de aguas arriba de la presa durante un desembalse de 13 m a 1 m: baja de 2.60 a un mínimo de 1.47 a los 10 días y se recupera hasta 1.64 a los 50 días 0 10 20 30 40 50 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 0 4 8 12 tiempo (días) F nivel (m) 2.60 · embalse lleno 1.47 · día 10 1.64
Filtración
Transitoria · 7 etapas
Talud
Aguas arriba · rejilla 13 × 13
F mínimo
1.469
DíaEmbalseF (Spencer)
013.0 m · régimen permanente2.604
210.6 m2.193
48.2 m1.851
65.8 m1.651
83.4 m1.519
101.0 m1.469
201.0 m1.526
501.0 m1.641

Siete etapas de 20 pasos de tiempo cada una. Cada etapa impone su nivel a partir del final de la anterior, así que el nivel baja 2.4 m los días 0, 2, 4, 6 y 8, y cada factor de seguridad se calcula al final de su etapa. Las etapas de 10 y 20 días señalan pasos de tiempo que no alcanzaron la tolerancia de 10−5; con el número automático de pasos, en cambio, cada uno de los factores anteriores varió menos de 0.002. La misma curva es la Figura 3.8.4 del manual de teoría.

Descargar el modelo.ogr · 392 KB, con las etapas Ver la teoría →
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Cómo reproducir los ejemplos

Cada archivo se abre en OGR Slip2D 0.1.235 con los ajustes que se han usado en esta página: pulsa Compute y compara el resultado con las tablas. Un agente de IA conectado mediante el servidor MCP también puede abrir los archivos y explicar los resultados.