Seminario taller de geotecnia vial como modalidad de grado

Texto completo

(1)Seminario Taller de Geotecnia Vial como Modalidad de grado. Estudiantes: Moreno Monsalve Daniel Mauricio, Cano Gutiérrez David Felipe Universidad Cooperativa de Colombia, ingeniería civil [email protected], [email protected],. Asesores: Oscar Egidio Rodríguez González, Eileen Salgado Correa, Hernando Muñoz Lara Email: [email protected], [email protected], [email protected],. Universidad Cooperativa de Colombia Facultad de ingeniería Medellín 2019.

(2) TABLA DE CONTENIDO AGRADECIMIENTOS................................................................................................................................. 9 RESUMEN .............................................................................................................................................. 10 ABSTRACT ............................................................................................................................................ 10 INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................................... 11 OBJETIVO GENERAL ............................................................................................................................. 12 OBJETIVOS ESPECIFICOS...................................................................................................................... 12 1.. MARCO TEORICO ........................................................................................................................... 13. 1.1. 1.1.1.. Análisis de estabilidad ................................................................................................................ 13 Método del equilibrio límite (LEM) ............................................................................................ 13. 1.2.. Escogencia del factor de seguridad ............................................................................................. 14. 1.3.. Metodologías de remediación ...................................................................................................... 16. 1.4.. Prevención ................................................................................................................................. 17. 1.4.1.. Estrategias para la Prevención................................................................................................. 17. 1.4.2.. Elementos para el diseño de la prevención ............................................................................... 19. 1.4.3.. Restricciones al Desarrollo ...................................................................................................... 19. 1.4.4.. Regulaciones al Uso de la Tierra .............................................................................................. 19. 1.4.5.. Códigos de laderas ................................................................................................................. 20. 1.4.6.. Medidas de Aviso y Alarma ...................................................................................................... 20. 1.4.7.. Zonificación de Áreas .............................................................................................................. 20. 1.4.7.1.. Elaboración de mapas de amenaza .......................................................................................... 20. 1.4.7.2.. Regulaciones en el manejo de aguas........................................................................................ 21. 1.4.8.. Remoción de los Materiales Inestables ..................................................................................... 21. 1.5.. Control de la amenaza ................................................................................................................. 22. 1.6.. Estabilización ............................................................................................................................. 22. 1.6.1.. Procedimiento de Estabilización .............................................................................................. 22. 1.6.2.. Conformación de la superficie ................................................................................................. 23. 1.6.3.. Muros de Suelo Reforzado (MSE) ............................................................................................. 24. 2.

(3) 1.7.. Estructuras de contención........................................................................................................... 25. 1.8.. Estructuras de Anclaje o Refuerzo ............................................................................................... 26. 1.9.. Drenaje y subdrenaje .................................................................................................................. 28. 1.10.. Mejoramiento de la resistencia del suelo ...................................................................................... 28. 1.11.. Inyecciones ................................................................................................................................ 29. 1.11.1. 2.. Inyectabilidad de los materiales ............................................................................................... 29. PROYECTO .................................................................................................................................... 31. 2.1.. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................................................. 31. 2.2.. JUSTIFICACIÓN .......................................................................................................................... 31. 2.3.. ZONA DE ESTUDIO ..................................................................................................................... 32. 2.3.1.. LOCALIZACIÓN GENEREAL DEL PROYECTO ........................................................................... 32. 2.3.2.. LOCALIZACIÓN DE LA ZONA DEL PROYECTO ......................................................................... 33. 2.3.3.1.. Reconocimiento de la Zona de Estudio ..................................................................................... 33. 2.3.3.. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ............................................................................................... 35. 2.4.. METODOLOGÍA PARA LA REALIZACIÓN DEL PROYECTO ............................................................ 36. 2.5.. ENSAYOS DE CAMPO ................................................................................................................. 37. 2.5.1. 2.6.. Ubicación Sondeos ................................................................................................................. 39 GEOLOGÍA REGIONAL ................................................................................................................ 40. 2.6.1.. Formación Amagá ................................................................................................................... 40. 2.6.2.. Formación Combia (ngc) ......................................................................................................... 41. 2.6.2.1. 2.7.. Porfidos Andesíticos (Ngpa) .................................................................................................... 41 GEOLOGÍA LOCAL...................................................................................................................... 42. 2.7.1.. Lleno Heterogéneo: ................................................................................................................. 42. 2.7.2.. Suelo Residual ........................................................................................................................ 42. 2.8.. PROCESOS MORFODINÁMICOS .................................................................................................. 43. 2.8.1.. Año 2013 ................................................................................................................................ 43. 2.8.2.. Año 2014 ................................................................................................................................ 44. 2.8.3.. Año 2015 ................................................................................................................................ 44. 2.8.4.. Año 2016 ................................................................................................................................ 45. 2.8.5.. Año 2019 ................................................................................................................................ 45. 2.9.. COMPONENTE GEOTÉCNICO ...................................................................................................... 46. 3.

(4) 2.9.1.. Nivel freático........................................................................................................................... 46. 2.9.2.. Ensayos de laboratorio............................................................................................................ 46. 2.9.3.. Estructura del Suelo ................................................................................................................ 47. 2.10.. TIPO DE SUELO .......................................................................................................................... 48. 3.. ANALISIS DE ESTABILIDAD ............................................................................................................ 51. 3.1.. PARÁMETROS SÍSMICOS SEGÚN LA NSR-10............................................................................... 51. 3.2.. COEFICIENTE SÍSMICO DE DISEÑO HORIZONTAL ....................................................................... 52. 3.3.. COEFICIENTE SÍSMICO DE DISEÑO VERTICAL ............................................................................ 53. 3.4.. PERFIL A .................................................................................................................................... 55. 3.4.1.. Perfil A Estado Natural Análisis Estático .................................................................................. 55. 3.4.2.. Perfil A Estado Natural Análisis Seudo-Estático ........................................................................ 56. 3.4.3.. Perfil A Condiciones Proyectadas Estático ............................................................................... 57. 3.4.4.. Perfil A Condiciones Proyectadas Seudo-Estático .................................................................... 58. 3.5.. PERFIL B .................................................................................................................................... 59. 3.5.1.. Perfil B Estado Natural Análisis Estático .................................................................................. 59. 3.5.2.. Perfil B Estado Natural Análisis Seudo-Estático ........................................................................ 60. 3.5.3.. Perfil B Condiciones Proyectadas Estático ............................................................................... 61. 3.5.4.. Perfil B Condiciones Proyectadas Seudo-Estático .................................................................... 62. 3.6.. Obras de Estabilidad ................................................................................................................... 63. 3.7.. RECOMENDACIONES.................................................................................................................. 64. 4.. DISEÑO PAVIMENTO ...................................................................................................................... 65. 4.1.. GENERALIDADES ....................................................................................................................... 65. 4.2.. DEFINICIÓN DE PAVIMENTO ....................................................................................................... 65. 4.3.. Volumen ..................................................................................................................................... 65. 4.3.1.. Aplicaciones del volumen ........................................................................................................ 66. 4.3.2.. Tránsito Promedio Diario y Volumen Horario ............................................................................ 66. 4.3.3.. Composición de los volúmenes. .............................................................................................. 66. 4.4. 4.4.1. 4.5. 4.5.1.. Variaciones de los volúmenes de tránsito..................................................................................... 67 Variación diaria ....................................................................................................................... 67 Teoría de flujo de tránsito ............................................................................................................ 67 Naturaleza e interés del tema ................................................................................................... 67. 4.

(5) 4.5.2.. Modelos de tránsito. ................................................................................................................ 67. 4.6.. ESTUDIOS DE TRÁNSITO ............................................................................................................ 68. 4.7.. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES DE LA EXPLANACIÓN Y DE LA CAPA DE SUBRASANTE 68. 4.8.. EL CLIMA ................................................................................................................................... 69. 4.9.. FACTORES INTRÍNSECOS........................................................................................................... 70. 4.10.. CLASIFICACIÓN DE LOS PAVIMENTOS ....................................................................................... 70. 4.11.. DISEÑO DE PAVIMENTO ............................................................................................................. 71. 4.11.1.. CLASIFICACIÓN DE LOS VEHICULOS EN COLOMBIA ............................................................... 73. 4.11.2.. CALCULOS ............................................................................................................................. 74. BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................................................... 85. 5.

(6) TABLA DE GRÁFICOS Gráfico 1. Método del equilibrio límite (LEM) último de las rebanadas. Fuente: GeoStru.................................... 14 Gráfico 2. Fases en el diseño, construcción y monitoreo de la remediación de un deslizamiento (Popescu, 2001). .............................................................................................................................................................. 18 Gráfico 3. Tabla para determinar la distancia “aproximada” a la cual se recomienda colocar los muros alcancía o las cercas metálicas para el control de los caídos de roca (FHWA, 1988). ............................................................. 23 Gráfico 4. Esquema de un relleno de contrapeso además de una estructura de pilas o pilotes y un sistema de subdrenaje .............................................................................................................................................. 23 Gráfico 5. Esquema de estabilización utilizando muro MSE. ......................................................................... 24 Gráfico 6. Estructuras de contención para la estabilización de los deslizamientos. ........................................... 25 Gráfico 7. Esquema de las estructuras ancladas. ........................................................................................ 27 Gráfico 8. Sistemas de subdrenaje ............................................................................................................ 28 Gráfico 9. Esquema de un subdrén interceptor y un dren en el afloramiento. ................................................... 30 Gráfico 10. Subdrenes de penetración. ...................................................................................................... 30 Gráfico 11. Localización general de la zona de estudio. Fuente: Alcaldía municipio de Venecia (Modificado). ...... 32 Gráfico 12. Localización de la zona de estudio. Fuente: Google Maps (Modificado.) ......................................... 33 Gráfico 13. Reconocimiento de la Zona de estudio. Fuente: Habitantes del Municipio de Venecia Ant. ................ 34 Gráfico 14. Reconocimiento de la Zona de estudio. Fuente: Habitantes del Municipio de Venecia Ant. ................ 34 Gráfico 15. Reconocimiento de la Zona de estudio. Fuente: Habitantes del Municipio de Venecia Ant. ................ 35 Gráfico 16. Vista en planta de la primera etapa del proyecto. Fuente: Planos arquitectónicos entregados por el contratante. ............................................................................................................................................. 35 Gráfico 17. Ejecución de perforación con equipo percusión (SPT). Fuente: Personal de perforación ................... 38 Gráfico 18. Ejecución de perforación con equipo percusión (SPT). Fuente: Personal de perforación ................... 38 Gráfico 19. Ejecución de perforación con equipo percusión (SPT). Fuente: Personal de perforación ................... 39 Gráfico 20. Localización en planta de los sondeos exploratorios realizados en la zona de estudio. Fuente: Modificado del plano arquitectónico entregado por el asesor del seminario de geotecnia vial. .............................. 39 Gráfico 21. Geología Regional.................................................................................................................. 40 Gráfico 22. Lleno Heterogéneo. Fuente: Laboratorios Universidad Cooperativa de Colombia ............................. 42 Gráfico 23. Análisis Morfodinámico del Año 2013. Fuente: Google Earth ........................................................ 43 Gráfico 24. Análisis Morfodinámico del Año 2014. Fuente: Google Earth ........................................................ 44 Gráfico 25. Análisis Morfodinámico del Año 2015. Fuente: Google Earth ........................................................ 44 Gráfico 26. Análisis Morfodinámico del Año 2016. Fuente: Google Earth ........................................................ 45 Gráfico 27. Análisis Morfodinámico del Año 2019. Fuente: Google Earth ........................................................ 45 Gráfico 28. Coeficiente de amplificación Fa y Fv del suelo para la zona de periodos cortos. NSR-10 Titulo A. Figura A.2.4-1.................................................................................................................................................... 50. 6.

(7) Gráfico 29. Espectro Elástico de Aceleraciones de Diseño como fracción de g. Fuente: Titulo A- NSR-10 (Figura A.2.6-1) .................................................................................................................................................. 52 Gráfico 30. Ubicación de los perfiles para el análisis de estabilidad. Fuente: Asesores del seminario de Geotecnia Víal. ....................................................................................................................................................... 54 Gráfico 31. Perfil A Estado Natural Análisis Estático. Fuente: Elaboración propia con el programa Slide V06. ...... 55 Gráfico 32. Perfil A Estado Natural Análisis Seudo-Estático. Fuente: Elaboración propia con el programa Slide V06. .............................................................................................................................................................. 56 Gráfico 33. Perfil A Estado Condiciones Proyectadas Análisis Estático. Fuente: Elaboración propia con el programa Slide V06. ............................................................................................................................................... 57 Gráfico 34. Perfil A Análisis Condiciones proyectadas Seudo-Estático. Fuente: Elaboración propia con el programa Slide V06. ............................................................................................................................................... 58 Gráfico 35. Perfil B Estado Natural Análisis Estático. Fuente: Elaboración propia con el programa Slide V06. ...... 59 Gráfico 36. Perfil B Estado Natural Análisis Seudo-Estático. Fuente: Elaboración propia con el programa Slide V06. .............................................................................................................................................................. 60 Gráfico 37. Perfil B Estado Análisis Condiciones Proyectadas Estático. Fuente: Elaboración propia con el programa Slide V06. ............................................................................................................................................... 61 Gráfico 38. Perfil B Análisis Condiciones Proyectadas Seudo-Estático. Fuente: Elaboración propia con el programa Slide V06. ............................................................................................................................................... 62 Gráfico 39. Esquema Obras de Estabilización. Fuente: Elaboración mediante AutoCAD Modificado en Paint. ...... 63 Gráfico 40. Esquema diseño de muros en suelo mecánicamente estabilizado con geosintéticos Fuente: programa Geosoft. .................................................................................................................................................. 63 Gráfico 41. Presiones verticales ejercidas por las llantas. Fuente: Hugo León Arenas Lozano............................ 65 Gráfico 42. Construcción vial afectada por lluvias. Fuente: Hugo León Arenas Lozano...................................... 69 Gráfico 43. Clasificación de los pavimentos. Fuente: Hugo León Arenas Lozano. ............................................ 70 Gráfico 44. Climograma Venecia. Fuente: Municipio de Venecia ................................................................... 71 Gráfico 45. Temperatura media mensual Municipio de Venecia – Curva de Temperatura Ponderada media mensual Anual...................................................................................................................................................... 72 Gráfico 46. Esquema Clasificación de Vehículos en Colombia....................................................................... 73 Gráfico 47. Cálculos de las Condiciones climáticas del municipio de Venecia (Ant). ......................................... 79 Gráfico 48. Estructura de pavimento y opciones de diseño. Fuente: Elaboración propia. ................................... 81 Gráfico 49. Opciones de diseño para la estructura de pavimento. Fuente: Elaboración propia. ......................... 82 Gráfico 50. Esquema de la opción escogida para el diseño de la estructura .................................................... 83. 7.

(8) TABLAS Tabla 1. Criterios generales para seleccionar un factor de seguridad para el diseño de taludes ........................... 15 Tabla 2. Listado de algunos métodos de remediación de las amenazas por deslizamiento. ................................. 16 Tabla 3. Métodos de prevención para la amenaza o el riesgo a los deslizamientos. ........................................... 17 Tabla 4. Estructuras de control de masas en movimiento. .............................................................................. 21 Tabla 5. Pendientes típicas de taludes estables para varios tipos de material. .................................................. 24 Tabla 6. Métodos de estructuras de contención. ........................................................................................... 26 Tabla 7. Ventajas y desventajas de los diversos tipos de estructura anclada. .................................................... 27 Tabla 8. Métodos de drenaje y subdrenaje................................................................................................... 28 Tabla 9. Métodos para mejorar la resistencia del suelo .................................................................................. 29 Tabla 10. Sondeos exploratorios realizados. Fuente: suministrado por asesor seminario de Geotecnia Víal. ......... 37 Tabla 11. Registro de imágenes analizadas ................................................................................................. 43 Tabla 12. Sondeos exploratorios donde se muestran los niveles freáticos. Fuente: Elaboración propia ................. 46 Tabla 13. Angulo de Fricción de los suelos. Fuente: Elaboración Propia........................................................... 47 Tabla 14. Velocidad de onda de corte a partir del valor N del ensayo de penetración estándar, Nspt. Y promedio de los métodos de Ohba y Toriumi, Ohta y Goto, y Alfaro ................................................................................... 48 Tabla 15. Clasificación del perfil de suelo según la NSR-10. ........................................................................... 48 Tabla 16. Criterios para clasificar suelos NSR-10.......................................................................................... 50 Tabla 17. Parámetros mecánicos del suelo. ................................................................................................. 52 Tabla 18. Valores de 𝐾𝑆𝑇/𝑎𝑚𝑎𝑥 Mínimos para Análisis Seudo-estático de Taludes. Fuente: Titulo H- NSR-10 .. 53 Tabla 19. Factores de seguridad básicos mínimos directos recomendados por la NSR 10. Fuente: Titulo H- NSR-10 .............................................................................................................................................................. 54 Tabla 20. Porcentaje de Vehículos. ............................................................................................................ 67 Tabla 21. Clima Municipio de Venecia. Fuente: Municipio de Venecia.............................................................. 71 Tabla 22. Tabla Factor de Ponderación ....................................................................................................... 72 Tabla 23. Cálculo TPDS, mediante los aforos. Fuente: suministrados Docente del Seminario de Geotecnia Víal.... 74 Tabla 24. Método de diseño TMA para calcular el % Camión ......................................................................... 75 Tabla 25. Factor Camión. Fuente: Elaboración Propia ................................................................................... 76 Tabla 26. Datos para calcular el N. Fuente: Elaboración Propia ...................................................................... 76 Tabla 27. Cálculo del N ejes. Fuente Elaboración Propia ............................................................................... 77 Tabla 28. Promedios % CBR. Fuente: Elaboración propia .............................................................................. 77 Tabla 29. % CBR DATOS suministrados por la profesora Eileen Salgado. ....................................................... 78 Tabla 30. Datos y resultados de la estructura del pavimento........................................................................... 80. 8.

(9) AGRADECIMIENTOS Damos gracias a los asesores de la Universidad cooperativa de Colombia a cargo seminario de Geotecnia Vial, por brindarnos la oportunidad de aprender sobre el procedimiento que se lleva a cabo en la estabilización de taludes y el diseño de pavimentos. Gracias a todos los profesores de la facultad de Ingeniería quienes compartieron sus conocimientos académicos y experiencias de vida, durante la etapa académica. A nuestros compañeros de estudio, por su gran apoyo y colaboración, y a todas aquellas personas que nos brindaron su apoyo incondicional para llegar a estas instancias. Gracias, Universidad Cooperativa de Colombia .. 9.

(10) RESUMEN En la práctica de la ingeniería, es común definir la estabilidad de un talud en términos de un Factor de Seguridad (F.S.), obtenido de un análisis matemático determinístico; cuyos modelos, deben tener en cuenta la mayoría de los factores que afectan la estabilidad, como son la geometría del talud, parámetros geológicos, cargas dinámicas por efecto de los sismos, flujos de agua, propiedades de los suelos, etc. Es por esto, que el presente estudio evalúa la estabilidad para diferentes inclinaciones, del talud de suelos de origen tropical, ubicado en el Municipio de Venecia Ant, una vía interna de determinado proyecto en el municipio, aplicando métodos probabilísticos, que estiman no solo el Factor de seguridad, si no la probabilidad de falla, el índice de confianza y el parámetro del suelo de mayor peso en la estabilidad; con el fin de determinar el talud de corte más seguro en la ejecución de esta vía interna.. ABSTRACT In engineering practice, it is common to define the stability of a slope in terms of a Safety Factor (F.S.), obtained from a deterministic mathematical analysis; whose models must take into account most of the factors that affect stability, such as slope geometry, geological parameters, dynamic loads due to earthquakes, water flows, soil properties, etc. This is why the present study evaluates the stability for different inclinations, of the slope of soils of tropical origin, located in the Municipality of Venice Ant, an internal route of a certain project in the municipality, applying probabilistic methods, which estimate not only the Safety Factor, but also the probability of failure, the index of confidence in the parameter; in order to determine the most secure cutting slope in the execution of this internal route.. 10.

(11) INTRODUCCIÓN El presente documento contiene los resultados del estudio geotécnico realizado en campo y en laboratorio del análisis de estabilidad para el trazado de vía interna de una unidad de viviendas ubicadas en el casco urbano del Municipio de Venecia Ant, las obras necesarias para la estabilización del sector. Las medidas de protección de talud se deterioran después de muchos años, y su Funcionamiento también gradualmente se reduce. Adicionalmente, las fuerzas externas que no fueron tomadas en cuenta al momento de la construcción pueden comenzar a actuar y resultan en deformación del talud. También, los cambios en el terreno debido a habilitaciones vecinas pueden inducir a inestabilidad. La detección de cambios que pueden causar fallas y las medidas de protección apropiadas son de gran importancia en el mantenimiento diario de los taludes. Debido a que las fallas de taludes de carreteras y deslizamientos inducidos por fenómenos naturales como lluvias fuertes y terremotos a menudo resultan en pérdidas de vida y daños graves a la propiedad, y las interrupciones asociadas al tráfico ejercen una influencia severa y adversa en las actividades económicas y sociales, es esencial el establecimiento de normas y guías para prevenir estos desastres y minimizar sus consecuencias. Con el fin de encontrar solución a problemas geotécnicos, se realiza el presente análisis de estabilidad mediante estudios e investigaciones acerca de las propiedades de los suelos en la zona de estudio. Este estudio e investigación, han permitido caracterizar de una mejor manera el tipo de suelo. La solución de cada problema requiere un análisis conceptual y determinístico de las causas y mecanismos del problema y un diseño detallado de la remediación. Uno de los factores más importantes que define l a alternativa de manejo, es la disponibilidad de recursos. Algunos proyectos disponen de grandes presupuestos, lo cual permite la construcción de obras de gran magnitud; sin embargo, es muy común que los recursos económicos sean limitados y se requiera utilizar tecnologías de bajo costo.. 11.

(12) OBJETIVO GENERAL Diseñar medidas de prevención, control, remediación y/o estabilización para los niveles de amenaza y riesgo en la construcción de vías internas de determinada unidad de viviendas. OBJETIVOS ESPECIFICOS . Realizar un análisis conceptual y determinístico de las causas y mecanismos del problema y un diseño detallado de la remediación.. . Tomar decisiones, con base en el análisis de la totalidad de los factores involucrados, teniendo presente todos los aspectos que involucran la adecuada viabilidad del proyecto.. . Estudiar los parámetros de resistencia del suelo mediante el análisis estadístico de los resultados de investigación arrojados por medio de las pruebas y ensayos realizados en laboratorio, y con los ensayos de penetración estándar (SPT) que fueron suministrados por los docentes del curso..  . Elaborar un diseño que sea efectivo, económico y que se pueda llevar a cabo dentro del tiempo que la emergencia lo requiera. Identificar como estudiantes la importancia de la geotecnia vial.. 12.

(13) 1. MARCO TEORICO Por talud se entiende una porción de vertiente natural cuyo perfil original ha sido modificado con intervenciones artificiales relevantes con respecto a la estabilidad. Por derrumbe se entiende una situación de inestabilidad que concierne vertientes naturales y comprende considerables espacios de terreno. (Catanzariti, 2016) 1.1. Análisis de estabilidad Para resolver un problema de estabilidad es necesario tener en cuenta las ecuaciones de campo y los vínculos constitutivos. Las primeras tienen que ver con el equilibrio, mientras que los vínculos describen el comportamiento del terreno. Tales ecuaciones son particularmente complejas ya que los terrenos son sistemas multifase, que se pueden convertir en sistemas monofase solo en condiciones de terreno seco, o de análisis en condiciones drenadas. En la mayor parte de los casos nos encontramos con suelos que además de saturados, son también bifase, lo que vuelve notoriamente complicado el análisis de las ecuaciones de equilibrio. Además, es prácticamente imposible definir una ley constitutiva de validez general, ya que los terrenos presentan un comportamiento no-lineal y aún en caso de pequeñas deformaciones, son anisótropos y su comportamiento depende no solo del esfuerzo desviador, sino también del normal. Para enfrentar estas dificultades se introducen hipótesis que ayuden a simplificar: 1. Se usan leyes constitutivas simplificadas: modelo rígido perfectamente plástico. Se asume que la resistencia del suelo se expresa únicamente con los parámetros cohesión (c) y ángulo de rozamiento (φ), constantes para el terreno y característicos del estado plástico. Por tanto, se considera válido el criterio de rotura de Mohr-Coulomb. 2. En algunos casos se satisfacen solo en parte las ecuaciones de equilibrio. (Catanzariti, 2016) 1.1.1. Método del equilibrio límite (LEM) El método del equilibrio límite consiste en estudiar el equilibrio de un cuerpo rígido, constituido por el talud y por una superficie de deslizamiento de cualquier forma (línea recta, arco circular, espiral logarítmica). Con tal equilibrio se calculan las tensiones de corte (τ) y se comparan con la resistencia disponible (τf), calculada según el criterio de rotura de Coulomb: De tal comparación deriva la primera indicación de estabilidad, con el coeficiente de seguridad: 𝜏𝑓 𝐹= 𝜏 Entre los métodos del equilibrio último hay algunos que consideran el equilibrio global del cuerpo rígido (Culman) mientras que otros, por falta de homogeneidad, dividen el cuerpo en reb anadas y consideran el equilibrio de cada una (Fellenius, Bishop, Janbu, etc.).. 13.

(14) Gráfico 1. Método del equilibrio límite (LEM) último de las rebanadas. Fuente: GeoStru. 1.2. Escogencia del factor de seguridad La remediación de un deslizamiento o de un talud inestable, generalmente no es una estabilización total y definitiva, sino relativa y en ciertas condiciones, provisional. Ante esta realidad, es importante determinar hasta donde se debe llegar en el proceso de remediación. Cornforth (2005) explica que los factores de seguridad razonables y la magnitud de la estabilización deben determinarse teniendo en cuenta los siguientes factores: •. El tamaño del deslizamiento. Teniendo en cuenta que es mucho más difícil modelar en forma precisa un deslizamiento pequeño que uno de gran magnitud, el factor de seguridad para remediación de un deslizamiento pequeño, debe ser superior al de un deslizamiento de gran tamaño. Igualmente, el costo para subir el factor de seguridad en un deslizamiento grande, puede ser muy alto, lo cual, en ocasiones, conduce a conclusiones incorrectas acerca de que los deslizamientos grandes no se pueden estabilizar. Lo que ocurre es que, en un deslizamiento grande, es más difícil subir el factor de seguridad y cualquier aumento en el factor de seguridad tiene un efecto importante en la estabilidad. (Suarez, 2017). •. El tipo de movimiento. En los movimientos masivos de masas rígidas, las técnicas de estabilización son más efectivas que en los movimientos blandos tipo flujo de lodos, etc. En los movimientos de suelos rígidos se pueden consideran factores de seguridad menores que en movimientos de flujo.. •. La magnitud de los estudios realizados. Si la información recolectada en los estudios es m uy completa y confiable, se pueden permitir factores de seguridad menores que en los casos en los cuales la información es escasa y la incertidumbre es mayor. 14.

(15) •. El potencial de consecuencias. En los casos en los cuales las consecuencias del deslizamiento involucran un riesgo grande de vidas humanas o propiedades, se requieren factores de seguridad mayores, por ejemplo, si está involucrado un hospital o una escuela, los factores de seguridad deben ser mayores que en el caso de un campo deportivo.. •. La experiencia del profesional con los suelos del sitio. Cuando se tiene experiencia previa confiable del comportamiento real de los suelos, se pueden permitir factores de seguridad menores que cuando se desconoce el comportamiento real de los materiales. • Posibilidad de ocurrencia de eventos extremos. Si en el análisis no se tuvieron en cuenta los eventos extremos, se deben incluir factores de seguridad mayores ante la ocurrencia de estos fenómenos. (Suarez, 2017). A continuación, se presenta la tabla 1 que puede servir como base general para la toma de decisiones sobre factores de seguridad. Con frecuencia, al aumentar el factor de seguridad también aumentan los costos requeridos para la construcción del talud. En ocasiones, la construcción de taludes estables podría resultar no sólo costosa sino poco práctica y se deben asumir los riesgos inherentes a la construcción de un talud relativamente inestable. Tabla 1. Criterios generales para seleccionar un factor de seguridad para el diseño de taludes. En el caso de los deslizamientos, cualquier obra de remediación es una mejora de la situación existente y no es razonable exigir factores de seguridad extremadamente altos, cuando se parte de factores de seguridad de 1.0, no siempre es posible subir el factor de seguridad en un porcentaje alto. (Suarez, 2017). 15.

(16) 1.3. Metodologías de remediación Una vez analizado el talud, definidos los niveles de amenaza y riesgo, el mecanismo de falla y analizad os los factores de equilibrio, se puede pasar al objetivo final que es el diseño del sistema de prevención, control o estabilización. Existen varias formas de enfocar y resolver cada problema específico y la metodología que se requiere emplear en cada caso, depende de una serie de factores técnicos, sociales, económicos y políticos, con una gran cantidad de variables en el espacio y en el tiempo. En la tabla 2 se muestra un listado general de metodologías que se han utilizado para la mitigación de la amenaza y el riesgo a los deslizamientos. Las técnicas de remediación comprenden las siguientes alternativas generales: Prevención para evitar que ocurra la amenaza o el riesgo. Elusión de la amenaza para evitar que ésta genere riesgos. Control de los movimientos para disminuir la vulnerabilidad. Estabilización para disminuir la probabilidad de ocurrencia de la amenaza aumentando el factor de seguridad. Para la planeación, diseño, construcción y monitoreo de las obras de remediación de un deslizamiento, Popescu (2001) propuso un programa que incluye una fase de estudios geotécnicos y geomorfológicos para escoger, conceptualmente, el sistema de remediación y una fase de viabilidad para pasar finalmente, al diseño y a la construcción. En el estudio preliminar, Popescu propone como un paso obligatorio, analizar si es posible eludir el deslizamiento. Si no es posible eludirlo, se pasa a una segunda etapa, seleccionar y diseñar la mejor alternativa de estabilización. • • • •. Tabla 2. Listado de algunos métodos de remediación de las amenazas por deslizamiento.. 16.

(17) 1.4. Prevención La prevención incluye el manejo de la vulnerabilidad y el control de las causas pueden generar los deslizamientos, para disminuir la probabilidad de que se presente la amenaza o e l riesgo (Tabla 3). La prevención consiste en un programa del Estado y de la comunidad (en todos sus niveles) mediante una legislación y un sistema de manejo de amenazas que permite reducir las amenazas y los riesgos a deslizamiento, en un área determinada. Schwab y otros (2005), hacen énfasis en que la construcción de obras de ingeniería para mitigar las amenazas a deslizamientos en zonas urbanas, son costosas y no son confiables; por lo tanto, la restricción o prohibición de desarrollo de áreas susceptibles a deslizamientos; son generalmente, la opción más sabia a pesar de la presión de los urbanizadores. Tabla 3. Métodos de prevención para la amenaza o el riesgo a los deslizamientos.. 1.4.1. Estrategias para la Prevención El riesgo a deslizamientos en zonas urbanas, puede reducirse utilizando cuatro formas de regulación (Kockelman, 1986; Schuster y Kockelman, 1996): • Restricción de la expansión de las áreas urbanas con susceptibilidad a deslizamientos, utilizando un mapa de susceptibilidad. • Códigos urbanos que regulen las excavaciones, cortes y demás actividades de construcción. • Protección del desarrollo urbano construyendo medidas de mitigación. • Desarrollo e instalación de sistemas de monitoreo y alarma. Los métodos de mitigación o prevención de la amenaza pueden reducir de forma significativa, la ocurrencia de deslizamientos. La prevención permite el manejo de las áreas relativamente grandes, teniendo en cuenta que los procesos naturales pueden ocurrir en diversos sectores dentro de un área de susceptibilidad similar, de forma repetitiva o múltiple. 17.

(18) La mejor estrategia para la reducción de la amenaza de deslizamiento, generalmente involucra una mezcla de varias técnicas o sistemas donde se requiere la cooperación de geólogos, ingenieros, planeadores, propietarios de la tierra, constructores, organizaciones financieras y de seguros y entidades del Estado. (Suarez, 2017). Gráfico 2. Fases en el diseño, construcción y monitoreo de la remediación de un deslizamiento (Popescu, 2001).. 18.

(19) 1.4.2. Elementos para el diseño de la prevención El U.S. Geological Survey (1982) tiene en cuenta los siguientes elementos para el diseño de un programa adecuado de prevención: • • • •. Una base técnica completa de las amenazas y riesgos. Un grupo técnico capaz de interpretar y manejar la información existente. Entidades del Estado conocedoras y conscientes de los problemas. Una Comunidad que comprenda el Valor y los Beneficios de estos Programas. Se necesitan entonces dos elementos principales: Una base técnica completa y confiable sobre las amenazas y riesgos y un Estado y comunidad conscientes de los problemas y del beneficio de los programas de prevención. 1.4.3. Restricciones al Desarrollo Uno de los métodos más efectivos y económicos para reducir las pérdidas por deslizamientos, es la planificación de nuevos desarrollos, definiendo las áreas susceptibles a deslizamientos como áreas abiertas o verdes o de baja intensidad de uso. La mayoría de los países y ciudades tienen una legislación que permite la planificación mediante los códigos de urbanismo (o ambientales) y en algunas ciudades, se han implementado los códigos de laderas En ocasiones, se requiere la evacuación de áreas ya utilizadas o urbanizadas, mediante la adquisición de la tierra y propiedades por parte del Estado y la relocalización de los habitantes y sus viviendas. Sin embargo, el método más efectivo es evitar el desarrollo urbano en áreas susceptibles, lo cual se puede lograr mediante una legislación específica y un plan de control. 1.4.4. Regulaciones al Uso de la Tierra La regulación al uso de la tierra generalmente es manejada por el Estado, el cual puede delimitar los usos específicos u operaciones que puedan causar fallas en los taludes, tales como la construcción de carreteras, urbanizaciones o edificios, sistemas de irrigación, tanques de acumulación de agua, disposición de desechos, etc. En Colombia el Código de Recursos Naturales permite a las autoridades ambientales establecer Distritos de Manejo Integrado para la prevención de amenazas naturales y las ciudades tienen Planes de Ordenamiento Territorial (POTs) para regular los nuevos desarrollos. Sin embargo, los intereses particulares dificultan el uso eficiente de esta herramienta jurídica para lo cual se requiere mayor conciencia ciudadana sobre las amenazas y riesgos y que éstos sean tenidos en cuenta en la elaboración de las regulaciones de uso de la tierra.. 19.

(20) 1.4.5. Códigos de laderas La prevención de los deslizamientos en zonas urbanas, requiere la aplicación de códigos específicos para el manejo de laderas y taludes, de acuerdo con las características geológicas y geotécnicas de cada área en particular. (Suarez, 2017) 1.4.6. Medidas de Aviso y Alarma Las áreas susceptibles a deslizamientos pueden instrumentarse para prevenir o alertar acerca de la inminencia de un fenómeno y se pueden establecer programas de información a la comunidad sobre la eventualidad de un determinado deslizamiento. Los sistemas de observación de campo utilizan extensómetros, inclinómetros, piezómetros, cercas eléctricas y disyuntores. Las recientes innovaciones (Schuster y Kockelman, 1996), incluyen instrumentos acústicos, televisión, radar, rayos láser y medidores de vibración, los cuales pueden ser medidos y manejados a control remoto, desde una estación central receptora. En ciudades como Hong Kong existen sistemas de instrumentación de lluvias y niveles freáticos manejados por un computador central que permite dar aviso de la posibilidad de ocurrencia de grandes deslizamientos. Durante las tormentas, la Oficina de Control Geotécnico de Hong Kong opera con un sistema de emergencia que proporciona aviso y toma las medidas de control (Geotechnical Control Office, 1985). Los sistemas de monitoreo y alarma son instalados con el objetivo principal de proteger vidas y propiedades y no de prevenir deslizamientos. Sin embargo, estos sistemas, en ocasiones, permiten un tiempo suficiente (después del aviso) para adoptar medidas físicas de control que reduzcan la probabilidad o la magnitud de la amenaza. 1.4.7. Zonificación de Áreas La zonificación de las áreas, permite la planificación de la ciudad y al mismo tiempo, la reducción de los riesgos. La zonificación es una herramienta que designa el uso que debe tener la tierra. Las áreas susceptibles a deslizamientos se deben utilizar para parques, zonas verdes y recreación pasiva, bosques o actividades agrícolas. Las regulaciones deben prohibir su uso para actividades vulnerables como vivienda, almacenamiento de agua, instituciones educativas, etc. Igualmente, se debe prohibir la irrigación y otras acciones que aumenten los niveles de saturación del terreno. Del mismo modo, se debe prohibir la eliminación de la vegetación, las excavaciones y rellenos que pudieren activar deslizamientos. La zonificación debe realizarse con base en los mapas de susceptibilidad o amenaza por deslizamiento, lo cual permite determinar las áreas con limitaciones. 1.4.7.1. Elaboración de mapas de amenaza Una técnica muy utilizada es la elaboración y aplicación de mapas de amenaza. Éstos indican las zonas vulnerables, las cuales son posteriormente reguladas o zonificadas. Los mapas deben ser precisos para evitar que zonas de alta amenaza real sean mapeados como de amenaza baja. Un ejemplo de ese error fue el mapa del County de San Mateo en California, donde el mapa se realizó con base en fotografías aéreas y. 20.

(21) no permitió predecir los cientos de flujos de residuos que ocurrieron posteriormente a la aplicación del mapa (Brabb, 1984). 1.4.7.2. Regulaciones en el manejo de aguas En las laderas susceptibles a deslizamientos se deben prohibir las actividades que puedan generar infiltración de agua, como piscinas, pozos sépticos o zonas de infiltración, paso de redes de acueducto y alcantarillado, etc. 1.4.8. Remoción de los Materiales Inestables Cuando no es posible la construcción de una variante o la estabilización del movimiento, se puede considerar la remoción total a parcial de los materiales de los deslizamientos o las masas con riesgo de activación. La remoción de materiales inestables va desde el descapote o remoción de los primeros metros de suelo, hasta la eliminación de todo el material inestable. En los taludes en roca, es muy común la remoción de los bloques inestables de material. Esto puede incluir la remoción de la roca acumulada sobre las gradas, la conformación de la superficie y la remoción de los salientes, utilizando explosivos. La remoción de roca puede ser muy peligrosa para los operarios que hacen el trabajo, así como para las personas en áreas cercanas, vehículos, etc. Generalmente, se requiere suspender el tráfico en las vías a fin de remover los bloques de roca y construir estructuras de protección para las obras existentes en áreas cercanas. Generalmente, hay limitaciones prácticas al emplear este método, por los volúmenes de tierra que se requiere manejar y la falta de espacio para colocar los materiales excavados, teniendo en cuenta sus efectos ambientales. En muchos casos, la presencia de viviendas u otras estructuras arriba del deslizamiento y los límites de propiedad o derecho de vía, impiden o dificultan la utilización de este método de remediación. Tabla 4. Estructuras de control de masas en movimiento.. 21.

(22) 1.5.. Control de la amenaza. El objetivo es controlar la amenaza activa antes de que se produzca el riesgo para personas o propiedades. Generalmente, consiste en estructuras que retienen la masa en movimiento (Tabla 4). Este tipo de obras se construye abajo del deslizamiento para detenerlo después de que se ha iniciado. Los métodos de control o protección están dirigidos a la construcción de estructuras para evitar que la amenaza genere riesgos. Estas estructuras de control se utilizan, especialmente, para mitigar los riesgos en los caídos de roca. El diseño de las estructuras para el control de los caídos de bloques de roca, requiere el análisis de la dinámica de rocas para determinar las fuerzas de impacto y la distancia a la cual deben colocarse los muros alcancía o las mallas de retención. 1.6. Estabilización Los métodos de estabilización de taludes generalmente, están dirigidos a reducir las fuerzas actuantes, a incrementar las fuerzas resistentes o una combinación de los dos efectos. Es común que existan varios factores que determinen las fuerzas actuantes y resistentes y se requieran varios métodos de estabilización para lograr un efecto combinado. Las fuerzas actuantes pueden reducirse de varias formas: • •. Excavando el material de un sector apropiado del talud. Construyendo sistemas de drenaje para reducir las presiones hidrostáticas.. Las fuerzas resistentes pueden incrementarse de varias formas: • • • • •. Drenaje para incrementar la resistencia de los materiales. Eliminación de estratos débiles o zonas potenciales de falla. Estructuras de contención. Refuerzo del suelo. Tratamiento químico.. 1.6.1. Procedimiento de Estabilización La estabilización de un talud comprende las siguientes etapas: • Determinación del sistema o combinación de sistemas de estabilización más apropiados, teniendo en cuenta todas las circunstancias del talud estudiado. • Diseño en detalle, el sistema que se va a emplear, incluyendo planos y especificaciones. • Construcción de las obras de estabilización. • Instrumentación y control del comportamiento durante y después de la estabilización.. 22.

(23) Gráfico 3. Tabla para determinar la distancia “aproximada” a la cual se recomienda colocar los muros alcancía o las cercas metálicas para el control de los caídos de roca (FHWA, 1988).. 1.6.2. Conformación de la superficie Una de las técnicas más utilizadas para la estabilización de taludes es la conformación o diseño de la morfología del talud (Tabla 5). Al modificar la forma de la superficie del talud, se puede lograr un equilibrio de masas, que reduzca las fuerzas que producen el movimiento y que aumente la longitud del círculo crítico de falla (Grafico 4). Las pendientes de los taludes resultantes de la conformación, deben ser estables (Tabla 5).. Gráfico 4. Esquema de un relleno de contrapeso además de una estructura de pilas o pilotes y un sistema de subdrenaje. 23.

(24) Tabla 5. Pendientes típicas de taludes estables para varios tipos de material.. El efecto del sistema de contrapeso es hacer que el círculo crítico en la parte inferior del talud, se haga más largo. Se requiere determinar el peso necesario para lograr un factor de seguridad determinado. La cimentación adecuada de estos contrapesos debe ser requisito para que el sistema sea exitoso. 1.6.3. Muros de Suelo Reforzado (MSE) Los terraplenes del suelo mecánicamente estabilizado, (MSE) incluyen capas de suelo compactado con geosintéticos o mallas de refuerzo que forman una masa de gravedad la cual actúa como estructura de contención o contrapeso para la estabilización del deslizamiento.. Gráfico 5. Esquema de estabilización utilizando muro MSE.. 24.

(25) 1.7. Estructuras de contención Las estructuras de contención de tierras tienen por objeto la colocación de fuerzas adicionales que resistan el movimiento (Tabla 6). El objetivo es colocar fuerzas externas que aumenten las fuerzas resistentes, sin disminuir las actuantes. Las estructuras de contención pueden ser masivas, en las cuales el peso de la estructura es un factor importante (Gráfico 6) o pueden consistir en estructuras ancladas, en las cuales la fuerza se transmite al suelo profundo por medio de un cable o varilla de acero. Cada tipo de estructura tiene un sistema diferente de trabajo y se deben diseñar de acuerdo con su comportamiento particular. En el capítulo 3, se explica el comportamiento y el diseño de las estructuras de contención para estabilizar los deslizamientos. Entre los sistemas de contención para la remediación de deslizamientos, se encuentran los siguientes: Estructuras de gravedad Son muros que trabajan como un peso o contrafuerte en la parte inferior de un movimiento. Entre los tipos de muro de gravedad se encuentran los muros en concreto simple, concreto ciclópeo, gaviones, criba, mampostería, enrocado y muros MSE. El peso es un factor determinante en este tipo de estructura. Los muros de gravedad son rígidos a flexibles de acuerdo con el tipo de material utilizado para su construcción y son muy eficientes, para estabilizar los deslizamientos poco profundos se pueden requerir estructuras de gran magnitud. Muros en Voladizo Son estructuras en concreto armado, esbeltas, con contrafuertes o estribos, en las cuales adicionalmente al peso del concreto, se coloca un relleno de suelo sobre la cimentación del muro. Esto aumenta el peso del sistema muro-suelo y existe, además, la posibilidad de colocar llaves. Gráfico 6. Estructuras de contención para la estabilización de los deslizamientos.. 25.

(26) Tabla 6. Métodos de estructuras de contención.. 1.8. Estructuras de Anclaje o Refuerzo Las estructuras de anclaje o refuerzo incluyen cables o varillas que se colocan dentro del suelo para reforzarlo o para transmitir cargas a los suelos o rocas a profundidad. En este tipo de estructura están incluidos los pernos, los muros anclados, los nails y los micropilotes (Figura 7 y tabla 7). Las estructuras de anclaje pueden ser postensionadas (“tiebacks”) o pasivas (clavos o “nails”). De acuerdo con las características del talud y las necesidades de comportamiento, se escoge el tipo de anclaje más eficiente para el caso específico.. 26.

(27) Tabla 7. Ventajas y desventajas de los diversos tipos de estructura anclada.. Gráfico 7. Esquema de las estructuras ancladas.. 27.

(28) 1.9. Drenaje y subdrenaje Unas de las técnicas más efectivas para la estabilización de laderas y taludes es el control de las aguas superficiales y subterráneas (Figura 8 y tabla 1.10). Su objetivo es controlar el agua y sus efectos, disminuyendo las fuerzas que producen el movimiento y/o aumentando las fuerzas resistentes. El drenaje y el subdrenaje generalmente son poco costosos y muy efectivos como medidas de prevención de los movimientos. Las obras de drenaje son un buen complemento de otros sistemas de estabilización. Su diseño y construcción son sencillos. En el capítulo 2, se explican en detalle, las tecnologías de drenaje y subdrenaje, aplicadas a la estabilización de los deslizamientos de tierra.. Gráfico 8. Sistemas de subdrenaje Tabla 8. Métodos de drenaje y subdrenaje. 1.10. Mejoramiento de la resistencia del suelo Las técnicas de mejoramiento de la resistencia del suelo incluyen procesos físicos y químicos que aumentan la cohesión y/o la fricción del suelo modificado o de la mezcla suelo-producto estabilizante (Tabla 9).. 28.

(29) Tabla 9. Métodos para mejorar la resistencia del suelo. 1.11. Inyecciones Se han intentado varios esquemas de inyección de diversos productos para el mejoramiento de la calidad del suelo en deslizamientos. Las inyecciones de diversos productos químicos tienen por objetivo mejorar la resistencia o reducir la permeabilidad de macizos rocosos y en ocasiones de suelos permeables. Las inyecciones pueden ser de materiales cementantes, tales como el cemento y la ca l o de productos químicos tales como silicatos, ligninos, resinas, acrylamidas y uretanos. Generalmente, las inyecciones de cemento o de cal se utilizan en los suelos gruesos o en fisuras abiertas y los productos químicos, en materiales menos permeables. 1.11.1. Inyectabilidad de los materiales Antes de decidir sobre la utilización de una inyección, debe investigarse que el material realmente pueda penetrar dentro de los vacíos o fisuras. La penetrabilidad de las inyecciones químicas depende de su viscosidad, presión de inyección y período de inyección, así como la permeabilidad del suelo inyectado (Bodocsi y Bourers, 1991). La relación de inyectabilidad se ha definido como: 𝑁=. 𝐷15(𝑆𝑢𝑒𝑙𝑜) 𝐷85(𝐼𝑛𝑦𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛). Esta relación debe ser mayor de 25 para garantizar que la inyección penetre la formación exitosamente. Si la relación de inyectabilidad es menor de 11, no es posible realizar el trabajo de inyección. Generalmente, los suelos con materiales de más del 20% de finos, no son inyectables incluso por productos químicos.. 29.

(30) Gráfico 9. Esquema de un subdrén interceptor y un dren en el afloramiento.. Se debe tener en cuenta que la presión de poros puede aumentar por efecto del proceso de inyección, lo cual puede agravar los problemas de movimiento en los taludes. La presión de poros aumenta cuando se bloquean los caminos de corriente de agua y se debe tener especial cuidado al diseñar el sistema de inyección, de colocar un sistema de subdrenaje como complemento (Subdrenes de penetración). Se han utilizado relaciones agua-cemento desde 0.5:1 hasta 10:1, dependiendo del tamaño de los vacíos. Sin embargo, el rango usual varía de 0.8:1 a 5:1. El tiempo de fraguado de la inyección de cemento aumenta con la relación agua-cemento; generalmente los tiempos varían entre 4 y 15 horas y para relaciones aguacemento, mayores de 10. A veces nunca se produce el fraguado.. Gráfico 10. Subdrenes de penetración.. 30.

(31) 2. PROYECTO 2.1.. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. No siempre el método más costoso es el más efectivo. Con frecuencia, el método más efectivo y económico consiste en la combinación de dos o más técnicas de estabilización. Algunas veces, la selección final sobre el método de estabilización no la toma el ingeniero de diseño, sino un funcionario que tiene en cuenta otros factores, los cuales incluyen: los costos, la estética, los impactos ambientales, los tiempos, la disponibilidad de materiales, etc. En el presente proyecto se pretende realizar la estabilización de un talud para la construcción de unas vías internas en determinado proyecto de viviendas en el Municipio de Venecia departamento de Antioquia. Es común que los ingenieros repitan las soluciones con las cuales ellos se encuentran familiarizados y no realicen el análisis mental de imaginación para implementar soluciones nuevas. En forma similar, por lo que la información suministrada por los asesores del seminario, no pueden sustituir la experiencia local. Los ingenieros deben, por lo tanto, utilizar todo el conocimiento disponible e investigar la mejor solución para cada caso particular. Por lo que es importante elaborar un diseño que sea efectivo, económico y que se pueda llevar a cabo dentro del tiempo que la emergencia lo requiera.. 2.2.. JUSTIFICACIÓN. Por lo general, las obras de estabilización para que sean efectivas, se requieren que sean completas. Esto equivale a que es común que las obras sean costosas. Los costos de las obras deben incluir no sólo el costo de materiales y mano de obra sino también los costos de transporte, derechos de vía, disposición de materiales y drenaje. Como en la mayoría de las obras de ingeniería, la selección del tipo de estabilización debe considerar los impactos potenciales ambientales, durante y después de la construcción. Además, generalmente, las obras de estabilización se requiere realizarlas en un tiempo tal que se disminuya el riesgo al mínimo. Es común que se requiera urgencia en la implementación de las medidas de estabilización. Sin embargo, las obras de estabilización requieren ciertos horarios o etapas. Como se mencionó, generalmente para un determinado problema, se pueden aplicar diversos tipos de solución: El ideal es aquel que sea más económico y a la vez, el más efectivo. Tener presentes que muchas veces cuando existe el conocimiento de que el movimiento no va a afectar el funcionamiento de las obras de infraestructura existentes o de la comunidad, puede ser sabio permitir la evolución del deslizamiento. Lo que pretende este proyecto es analizar todos los aspectos que puedan afectar la vida futura de las vías internas, teniendo como prioridad la mitigación de que el talud genere riesgos.. 31.

(32) 2.3.. ZONA DE ESTUDIO. 2.3.1. LOCALIZACIÓN GENEREAL DEL PROYECTO Venecia es un municipio de Colombia, localizado en la subregión Suroeste del departamento de Antioquia. Limita por el norte con los municipios de Titiribí y Amagá, por el este con el municipio de Fredonia, por el sur con los municipios de Fredonia y Tarso, y por el oeste con los municipios de Concordia y Salgar. Su cabecera dista 60 kilómetros de la ciudad de Medellín, capital del departamento de Antioquia. El municipio posee una extensión de 141 kilómetros cuadrados. Las Coordenadas Globales son 5°57′39″ al Norte y 75°44′01″ al Oeste, elevación de 1429 metros sobre el nivel del mar.. Gráfico 11. Localización general de la zona de estudio. Fuente: Alcaldía municipio de Venecia (Modificado). . Clima: Generalmente templado.. . Distancia desde Medellín en Km: 58 km Aprox.. . Distancia desde Medellín en tiempo: 2 horas Aprox.. . Límites: Amagá, Concordia, Fredonia, Salgar, Tarso y Titiribí.. 32.

(33) 2.3.2. LOCALIZACIÓN DE LA ZONA DEL PROYECTO El proyecto está ubicado en la zona rural del municipio de Venecia Antioquia, a 15 minutos del Hospital San Rafael de Venecia. Las Coordenadas Globales son 5°57´21” al Norte y 75°44´44” al Oeste, elevación de 1688 metros sobre el nivel del mar. (Venecia, 2015). Gráfico 12. Localización de la zona de estudio. Fuente: Google Maps (Modificado.). 2.3.3.1. Reconocimiento de la Zona de Estudio Se muestra a continuación el análisis de sitio y de su entorno mediante el reconocimiento visual in situ de la zona de estudio para que se tenga una idea del contexto del proyecto, y poder identificar al emplazamiento del proyecto a su entorno como parte de un sistema natural y social.    . La zona del proyecto tiene fácil acceso vehicular Se presenta fuentes de agua en la zona Hay viviendas cercanas al proyecto Hay vías de comunicación cercanas a la zona del proyecto.. 33.

(34) Gráfico 13. Reconocimiento de la Zona de estudio. Fuente: Habitantes del Municipio de Venecia Ant.. Gráfico 14. Reconocimiento de la Zona de estudio. Fuente: Habitantes del Municipio de Venecia Ant.. 34.

(35) Gráfico 15. Reconocimiento de la Zona de estudio. Fuente: Habitantes del Municipio de Venecia Ant.. 2.3.3. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO El proyecto contempla la estabilización del talud para la construcción de las vías internas de una unidad de viviendas en el municipio de Venecia Antioquia.. Gráfico 16. Vista en planta de la primera etapa del proyecto. Fuente: Planos arquitectónicos entregados por el contratante.. 35.

(36) 2.4.. METODOLOGÍA PARA LA REALIZACIÓN DEL PROYECTO. Para la evaluación geológica y geotécnica de la zona de estudio, se adoptó la siguiente metodología: 1. PROGRAMACIÓN: Se da dimensión al estudio geotécnico, en función del tipo de edificación a realizar y tipo de terreno sobre el que se va a hacer el estudio, optimizando en todo momento las diferentes propuestas. 2. DOCUMENTACIÓN: Información previa en los correspondientes mapas geológicos y geotécnicos. Antecedentes y documentación. Recopilación de antecedentes y documentación de la parcela que se prevé reconocer. 3. ENSAYOS DE CAMPO: Para determinar la naturaleza y estratigrafía del terreno mediante sondeos a rotación con recuperación continua de testigos, toma de muestras inalteradas, ensayos SPT, presiómetros y permeabilidad. 4. ENSAYOS DE LABORATORIO: Sobre las muestras extraídas, efectuados en nuestro laboratorio de mecánica de suelos. Mediante los mismos se identifica, clasifica y determina las características mecánicas de las muestras de suelos reconocidos. 5. ANALISIS DE ESTABILIDAD: Mediante el programa SLIDE 6.0, se realiza un análisis de límite de equilibrio permite obtener un factor de seguridad o a través de un análisis regresivo, obtener los valores de la resistencia al cortante en el momento de la falla. 6. INFORME: Se presentan los resultados de los ensayos efectuados, así como la cartografía y estratigrafía detectada. Se aportan las recomendaciones de estabilidad y obras de contención, los procesos constructivos de dichas obras y las conclusiones finales del estudio de suelos, teniendo presente el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR – 10.. 36.

(37) 2.5. ENSAYOS DE CAMPO Los trabajos de exploración geotécnica consisten en la realización de sondeos para efectuar ensayos de campo y recuperar muestras de suelo del sitio estudiado. Con base en los resultados obtenidos de estos trabajos y de pruebas de laboratorio efectuadas en las muestras recuperadas, se definen los perfiles estratigráficos de los sitios estudiados, así como sus propiedades índices y mecánicas. Para el presente estudio se realizaron 5 perforaciones con equipo de penetración estándar (SPT), que alcanzaron los 15m de profundidad, esto en base a las indicaciones de la norma NSR-10 en el titulo H. Tabla 10. Sondeos exploratorios realizados. Fuente: suministrado por asesor seminario de Geotecnia Víal. REGISTROS DE PERFORACION PROFUNDIDAD P1 P2 P3 P4 P5 m N° GOLPES N° GOLPES N° GOLPES N° GOLPES N° GOLPES 1 6 8 7 5 5 2 5 7 9 6 6 3 9 10 12 7 5 4 10 12 10 13 8 5 11 11 16 14 16 6 15 15 13 18 20 7 20 20 15 25 22 8 29 25 20 27 28 9 29 28 19 32 30 10 28 30 30 33 32 11 29 28 12 30 29 13 35 32 14 35 32 15 36 35. Las perforaciones mencionadas anteriormente se llevaron a cabo con equipo de percusión, que permite la ejecución del ensayo de penetración estándar, SPT. El método consiste en hincar una toma muestras partido de 18” (≈45cm) de largo colocado al extremo de una varilla AW, por medio de un peso (martillo) de 140lb (≈63.5kg) que se deja caer “libremente” desde una altura de 30” (≈76cm) anotando los golpes necesarios para penetrar cada 6” (≈15cm). El valor normalizado de penetración N es para 12” (1 pie ≈ 30cm), expresado en golpes/pie y es la suma de los dos últimos valores registrados (González, 1999).. 37.

(38) Gráfico 17. Ejecución de perforación con equipo percusión (SPT). Fuente: Personal de perforación. Gráfico 18. Ejecución de perforación con equipo percusión (SPT). Fuente: Personal de perforación. 38.

(39) Gráfico 19. Ejecución de perforación con equipo percusión (SPT). Fuente: Personal de perforación. 2.5.1. Ubicación Sondeos Se muestra a continuación la ubicación de los sondeos en planta de la topografía del proyecto. Gráfico 20. Localización en planta de los sondeos exploratorios realizados en la zona de estudio. Fuente: Modificado del plano arquitectónico entregado por el asesor del seminario de geotecnia vial.. 39.

(40) 2.6.. GEOLOGÍA REGIONAL. Gráfico 21. Geología Regional. 2.6.1. Formación Amagá Sedimentos lacustres de origen continental del oligoceno superior (Van der Hammen, 1960). Esta formación, Fue estudiada inicialmente por Grosse en 1926, Van der Hammen en 1960 y por González H. en 1976, quien la denominó Formación Amagá. Miembro superior (Ngas): Constituye la unidad más representativa de la formación Amagá, la cual se encuentran aflorando continuamente en el municipio de Amagá y el sur de la misma. Aflora sobre la carretera Fredonia-Venecia, sobre los afluentes del río cauca entre el municipio de La Pintada y Bolombolo, y en algunos sectores de la cuenca del Sinifaná. Este miembro en su mayor parte se encuentra cubierto discordantemente por la Formación Combia. Este miembro es pobre en mantos de carbón explotables, está compuesto principalmente por areniscas de color 40.