Metodología simplificada para evaluación de vulnerabilidad geoténica de terraplenes en carreteras de montaña de Costa Rica

Resumen

Este trabajo desarrolla una metodología de evaluación simplificada de la vulnerabilidad física de rellenos o terraplenes sobre laderas, aplicable en la gestión de riesgos de carreteras de montaña. La investigación está basada en el análisis teórico de estabilidad de modelos con diferentes configuraciones geométricas y propiedades geotécnicas, los cuales simulan las condiciones más frecuentes encontradas en las rutas de montaña de Costa Rica.
Se evalúa la estabilidad de taludes de tres modelos de terraplén sobre ladera: “Varablanca”, basado en un sitio real,”pendiente infinita” y “terraza”, compuestos por dos materiales (suelo de cimentación y relleno) con diferentes características geométricas, físicas y geotécnicas. Los mecanismos de ocurrencia de falla en condición drenada y no drenada se estudian con los métodos de Bishop y Janbu modificado y un programa de cómputo. Se evalúan las variaciones de altura, ancho, pendientes, existencia de gavetas o banqueos, posición del nivel freático, humedad, relación de vacíos, peso unitario, resistencia en condición drenada y no drenada y coeficiente sísmico.
Los resultados se expresan mediante ecuaciones y gráficos que relacionan el factor de seguridad con las características geométricas, geotécnicas y sísmicas, cuya aplicación requiere de una evaluación o estimación de los parámetros de resistencia (φ’ y c) y las propiedades físicas (γ) de los materiales, así como del coeficiente sísmico (kh). Se concluye que la falla más frecuente se da en condición no drenada y es causada por la saturación del suelo. Este resultado resalta la importancia del diseño, construcción y mantenimiento adecuados de las obras de drenaje para la prevención del daño y/o pérdida de la estructura de pavimento.
La validez de las ecuaciones simplificadas se verifica con cinco casos de fallas reales y finalmente se proponen criterios de evaluación preliminar de la vulnerabilidad de terraplenes en zonas montañosas, útiles para la gestión del riesgo de las rutas nacionales trazadas sobre este tipo de topografías.