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DISEÑO DE OBRA DE CONTENCIÓN EN EL COSTADO OCCIDENTAL DE LA QUEBRADA MENZULI SEDE RECREACIONAL DE COMFENALCO

SANTANDER

EFRAIN DARIO LÓPEZ NIEVES

UNIVERSIDAD DE SANTANDER ESCUELA INTERNACIONAL DE POSGRADOS

ESPECIALIZACION EN GEOTECNIA AMBIENTAL BUCARAMANGA

2014

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DISEÑO DE OBRA DE CONTENCIÓN EN EL COSTADO OCCIDENTAL DE LA QUEBRADA MENZULI SEDE RECREACIONAL DE COMFENALCO

SANTANDER

EFRAIN DARIO LÓPEZ NIEVES

Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de Especialización en Geotecnia Ambiental

DIRECTOR METODOLOGICO MARÍA LUCIA SIERRA SIERRA

Socióloga especialista en métodos y técnicas de investigación social

UNIVERSIDAD DE SANTANDER ESCUELA INTERNACIONAL DE POSGRADOS

ESPECIALIZACION EN GEOTECNIA AMBIENTAL BUCARAMANGA

2014

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NOTA DE ACEPTACIÓN

____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________

____________________________ Firma del presidente del jurado

____________________________ Firma del jurado

____________________________ Firma del jurado

Bucaramanga, 14 de Julio de 2014

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DEDICATORIA

A mis padres por la confianza depositada en mí, a mi esposa por la comprensión y apoyo incondicional y a mi hija por recargarme de fuerza para seguir en la lucha para alcanzar esta meta, a todas y cada una de las personas que estuvieron a lo largo de este proceso sin desistir en ningún momento, brindándome un apoyo para seguir adelante. Gracias

EFRAIN DARIO LOPEZ NIEVES

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AGRADECIMIENTOS

Agradezco de manera especial y sincera a la directora del proyecto María Lucia Sierra Sierra por el apoyo y colaboración en este trabajo y la capacidad para guiar las ideas, la cual ha sido un aporte invaluable, no solo en el desarrollo del proyecto, sino también la formación como profesional. Las ideas propias, siempre enmarcadas en su orientación y rigurosidad, han sido clave del buen trabajo que he realizado, el cual no se puede concebir sin su oportuna participación.

CONTENIDO

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INTRODUCCION 16 1. DISEÑO DE OBRA DE CONTENCION EN EL COSTADO OCCIDENTAL DE LA QUEBRADA MENZULI SEDE RECREACIONAL DE COMFENALCO SANTANDER 17 1.1 OBJETIVOS ................................................................................................ 17 1.1.1 Objetivo General.. ....................................................................................... 17 1.1.2 Objetivos Específicos .................................................................................. 17 2. GENERALIDADES DEL AREA DE ESTUDIO 18 2.2 DESCRIPCIÓN ........................................................................................... 19 2.3 HIDROGRAFÍA ........................................................................................... 20 2.4 RECURSOS NATURALES .......................................................................... 20 3. MARCO TEÓRICO 21 3.1 ANTECEDENTES ....................................................................................... 21 3.1.1 John Jairo Poveda orduña y Guillermo Vargas Aldana. .............................. 21 3.1.2 Dioselina Rosero Bohórquez, Daniel Falquez Torres, y Diego Noboa Campuzano............................................................................................................ 22 3.1.3 Marlene Soledad Ponce Intriago y Marcia Inés Cevallos Navarro.. ............. 23 3.2 CARACTERIZACION GEOTECTONICA ..................................................... 23 3.2.1 Estratigrafía y evolución regional (geología).. ............................................. 23 3.3 MARCO CONCEPTUAL .............................................................................. 27 3.3.1 Remoción en masa ..................................................................................... 27 4. DISEÑO BÁSICO METODOLÓGICO 50 4.1 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD ...................................................................... 50 4.1.1 Propuesta general del análisis. ................................................................... 50 4.1.2 Diseño obras de contención para la margen de la quebrada ...................... 51 4.2 ESPECIFICACIONES TECNICAS DE CONSTRUCCION .......................... 65 4.2.1 Especificación No. 01 localización y replanteo del proyecto ....................... 65 4.2.2 Especificación No. 02 Excavación de material de suelo y roca ................... 66 4.2.3 Especificación No. 03 Concreto 3000PSI .................................................... 68 4.2.4 Especificación No. 04 Acero DE refuerzo.................................................... 70 4.2.5 Especificación No. 05 Pilotes de Concreto Reforzado ................................ 75 4.2.6 Especificación No. 06 Relleno con material Seleccionado .......................... 77 CONCLUSIONES………………………………………………………………………. 81 RECOMENDACIONES………………………………………………………………… 83 BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………………. 84

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LISTA DE FIGURAS

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Figura 1. Localización del sitio .............................................................................. 18 Figura 2. Cárcava de erosión, margen izquierda de la quebrada Mensulí. ........... 18 Figura 3. Mapa de distribución de la amenaza sísmica nacional, con Floridablanca y Bucaramanga en grado alto, de colores gris oscuro. .......................................... 26 Figura 4. Movimiento del suelo provoca colapso en las estructuras. .................... 28 Figura 5. Caída de fragmentos de roca o suelos .................................................. 29 Figura 6. Deslizamiento de rocas, ocurre cuando los estratos rocosos se encuentran inclinados. El estrato rocoso superficial, con suficiente sobrecarga, rompe la estabilidad e inicia su resbalamiento descendente. ................................ 30 Figura 7. Deslizamiento de tierra .......................................................................... 30 Figura 8. Reptación ............................................................................................... 31 Figura 9. Métodos para estabilizar un talud: (a) drenaje; (b) cambio de la geometría (Hunt 1984) ........................................................................................... 33 Figura 10. Muro de gravedad ................................................................................ 35 Figura 11. Muro en cantiliver................................................................................. 36 Figura 12. Muros de gavión .................................................................................. 36 Figura 13. Pantalla anclada .................................................................................. 37 Figura 14. Micropilotes .......................................................................................... 39 Figura 15. Gaviones ............................................................................................. 40 Figura 16. Abatimiento de la pendiente ................................................................ 41 Figura 17. Pendientes típicas para taludes en cortes. .......................................... 41 Figura 18. Pendientes típicas para taludes en terraplenes ................................... 42 Figura 19. Diagrama conceptual del efecto de la remoción de materiales de la cabeza de un talud ................................................................................................. 43 Figura 20. Colocación de un contrapeso en la base de un deslizamiento rotacional ............................................................................................................................... 43 Figura 21. Rellenos de suelos y rocas .................................................................. 44 Figura 22. Rellenos mecánicamente estabilizados ............................................... 45 Figura 23. Esquema de un muro en llantas para sostener un terraplén ............... 45 Figura 24. Drenaje superficial ............................................................................... 46 Figura 25. Derramaderos en gradas ..................................................................... 46 Figura 26. Refuerzo con geo sintéticos ................................................................. 47 Figura 27. Muros Rígidos ...................................................................................... 48 Figura 28. Muros de Gravedad Flexibles .............................................................. 49 Figura 29. Elemento analizado ............................................................................. 52 Figura 30. Fuerzas actuantes sobre el cuerpo libre .............................................. 52 Figura 31. Dimensiones ........................................................................................ 53 Figura 32. Modelo tridimensional de elementos finitos, micropilote de 0.30 metros. ................................................................................................................... 56 Figura 33. Diagrama de deformaciones ................................................................ 56

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Figura 34. Diagrama de deformaciones ................................................................ 57 Figura 35. Grafica Asentamiento vs. % Carga ...................................................... 57 Figura 36. Fuerzas actuantes sobre la sección en análisis del vástago ............... 60

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LISTA DE TABLAS

Pág. Tabla 1. Dimensiones ........................................................................................... 53 Tabla 2. Las propiedades de los materiales empleados ....................................... 53 Tabla 3. Secciones ............................................................................................... 54 Tabla 4. Resultados .............................................................................................. 55 Tabla 5. Fuerzas verticales, las distancias y el momento generado respecto del punto O .................................................................................................................. 58 Tabla 6. Fuerzas horizontales, las distancias y el momento generado respecto del punto O. ................................................................................................................. 59 Tabla 7. El momento que genera cada sección respecto del punto O. ................. 61 Tabla 8. Esfuerzos sobre la zarpa empleados para diseño y verificación. ............ 63 Tabla 9. Cantidades de obra ................................................................................. 65 Tabla 10. Peso de las barras por unidad de longitud. ........................................... 71 Tabla 11. Diámetro mínimo de doblamiento. ........................................................ 72

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LISTA DE ANEXOS

Anexo A. Asentamiento Vs. Carga Anexo B. Planos Detalle de Muro de Contención y Micropilotes

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GLOSARIO ALTURA DE NIVEL FREÁTICO: El nivel superior de la zona freática a presión atmosférica se conoce como nivel freático. El nivel freático puede encontrarse a muy diferentes profundidades, dependiendo de las circunstancias geológicas y climáticas, desde sólo unos centímetros hasta decenas de metros por debajo de la superficie. En la mayoría de los casos la profundidad varía con las circunstancias meteorológicas de las que depende la recarga de los acuíferos. El nivel freático no es horizontal, a diferencia del nivel superior de los mares o lagos, sino que es irregular, con pendiente monótonamente decreciente desde el nivel fijo superior al nivel fijo inferior. CORONA DEL TALUD: Se refiere al sitio de cambio brusco de pendiente en la parte superior. DEPOSITOS ALUVIALES: Un depósito aluvial es una masa de sedimentos detríticos que ha sido transportada y sedimentada por un flujo. (= aluvión). DESLIZAMIENTO: Es un movimiento rápido de grandes masas de materiales. Se distingue tres tipos de deslizamientos: de rocas, de escombros y de tierra. DESPRENDIMIENTOS: Son aquellos movimientos de materiales superficiales que ocurren encima de un estrato rocoso inclinado. EROSIÓN HÍDRICA: La erosión hídrica es un proceso que produce la eliminación de los materiales presentes en la superficie terrestre debido a su extracción y transporte por la acción de las aguas superficiales. EROSION: es la degradación y el transporte de suelo o roca que producen distintos procesos en la superficie de la Tierra u otros planetas. Entre estos agentes está la circulación de agua o hielo, el viento, o los cambios térmicos.1 La erosión implica movimiento, transporte del material, en contraste con la disgregación de las rocas, fenómeno conocido como meteorización. La erosión es uno de los principales factores del ciclo geográfico. La erosión puede ser incrementada por actividades humanas o antropogénicas. La erosión produce el relieve de los valles, gargantas, cañones, cavernas y mesas. ESCARPA: de modo general, cualquier tipo de salto que interrumpe la continuidad de un paisaje. Sin embargo, el concepto específico hace referencia a los escarpes de falla, que corresponden a los saltos o pendientes visibles en las fracturas recientes de la corteza terrestre. Es una forma de relieve inicial, presente tan sólo en los primeros estadios del proceso erosivo que siguen al movimiento cortical, porque desaparece en cuanto la erosión hace mella en él o se convierte en una nueva forma de escarpe, el de línea de falla. En este tipo de escarpe se dan las transformaciones más interesantes desde el punto de vista geológico.

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GAVIONES: El gavión consiste en un recipiente, por lo general paralelepípedo, de malla de alambre galvanizado lleno de cantos de roca. Aunque es una estructura muy antigua, empleada por los antiguos faraones utilizando fibras vegetales, su uso solamente se popularizó a principios siglo XX en Europa, extendiéndose posteriormente al resto del mundo. En América los gaviones se emplean extensivamente desde hace cerca de cincuenta años. LOS CLAVOS (“NAILS”): El sistema de clavos o “Soil Nailing” es un método de refuerzo in-situ utilizando refuerzos inyectados capaces de movilizar resistencia a tensión en el caso de ocurrencia de un movimiento. El término “Nail” se utiliza en todos los idiomas y la traducción al español “clavo” tiene una utilización menor. MICROPILOTES: El Micropilote es un elemento para las cimentaciones, resistente a los esfuerzos de tracción y compresión; está compuesto por un tubo de acero colocado en el interior de un taladro perforado en el terreno y recibido en el mismo mediante una lechada de cemento inyectado. PANTALLAS: Consiste de una malla metálica sobre la cual se proyecta concreto (shotcrete) recubriendo toda la cara del talud. Es común “atirantar” esta corteza de concreto armado mediante anclajes que atraviesan completamente la superficie de falla para posteriormente ser tensados y ejercer un empuje activo en dirección opuesta al movimiento de la masa de suelo. PENDIENTE DE TALUD: Es la medida de la inclinación del talud o ladera. Puede medirse en grados, en porcentaje o en relación m/1, en la cual m es la distancia horizontal que corresponde a una unidad de distancia vertical. Ejemplo: Pendiente: 45o, 100%, o 1H: 1V. PERNOS: Los pernos son elementos estructurales generalmente constituidos por varillas de acero colocadas dentro de una perforación, la cual se inyecta posteriormente con cemento para unir la varilla al macizo de roca. PIE DE TALUD: Corresponde al sitio de cambio brusco de pendiente en la parte inferior. REMOCION EN MASA: La remoción en masa, es el desplazamiento de grandes volúmenes de material superficial ladera abajo (a favor de la pendiente) por acción directa de la fuerza de la gravedad, hasta volver a encontrar un nuevo punto de reposo. Normalmente este terreno, en su parte superficial, presenta rocas fragmentadas por acción de la meteorización física, química o biológica, sola o combinada así como también puede presentar un estrato superficial de suelo grueso o delgado con o sin vegetación. Los movimientos de masa se presentan, sobre todo, en la época lluviosa o durante una actividad sísmica.

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SOCAVACION: Se denomina socavación a la excavación profunda causada por el agua, uno de los tipos de erosión hídrica. Puede deberse al embate de las olas contra un acantilado, a los remolinos del agua, especialmente allí donde encuentra algún obstáculo la corriente, y al roce con las márgenes de las corrientes que han sido desviadas por los lechos sinuosos. En este último caso es más rápida en la primera fase de las avenidas. La socavación provoca el retroceso de las cascadas y de los acantilados que, al ser privados de apoyo en su base, se van desplomando progresivamente. También representa un papel esencial en la formación y migración de los meandros. SUELOS ORGANICOS: Tipo específico de suelo caracterizado por presentar una enorme cantidad de materia orgánica en su composición básica. Se entiende por materia orgánica todos aquellos elementos de origen biológico (residuos animales y vegetales en etapas de descomposición) que vienen a constituir la fracción orgánica de los suelos y siempre ubicados en el horizonte edáfico más superficial, es decir, en el denominado con la letra A. TALUD: Talud es la inclinación de un muro o un terreno con respecto a la horizontal, visto geométricamente es la pendiente o inclinación que tiene un terreno natural o constructivo con respecto a la horizontal. En Ingeniería civil se denomina terraplén a la tierra con que se rellena un terreno para levantar su nivel y formar un plano de apoyo para formar una obra. Ahora bien para ejecutar un terraplén primero se realiza un proyecto donde lleva incluido el estudio topográfico. Usualmente el término aluvión se usa para los depósitos de arena, sedimento, grava y barro arrojado por los ríos y arroyos. Generalmente, aluvión, o depósito aluvial (como también se le conoce), es de un origen muy reciente (geológicamente hablando, menos de unos cuantos millones de años).

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RESUMEN

Título DISEÑO DE OBRA DE CONTENCIÓN EN EL COSTADO OCCIDENTAL DE LA

QUEBRADA MENZULI SEDE RECREACIONAL DE COMFENALCO SANTANDER.

Autor

Efraín Darío López

Palabras claves: Talud, erosión, remoción en masa, falla. En la sede recreacional de Comfenalco Santander del municipio de Floridablanca, debido a las fuertes lluvias y crecidas de la quebrada Mensulí ocurridas desde el año 2011, se ha venido afectando los taludes laterales de esta quebrada, provocando desprendimientos paulatinos del suelo que lo conforma. La falla que se presenta en el talud, concuerda con un deslizamiento traslacional por la corona del talud, el cual en este caso corresponde al estrato arcilloso. Es importante anotar que el conglomerado que se encuentra en la parte inferior del talud, actualmente no presenta problemas de inestabilidad, a diferencia de los suelos de la corona. La arcilla se desliza sobre el conglomerado y cae al lecho de la quebrada Mensulí, reduciendo el área del complejo recreacional y demás elementos estructurales. Sin embargo debido a las características granulares de los conglomerados son susceptibles a procesos erosivos. Los procesos de geometeorización del talud son la causa de la falla pues puede advertirse que en los sitios donde la relación altura/pendiente era baja sucedieron los deslizamientos. La ocurrencia de deslizamientos en dos sitios diferentes de la misma formación y en la misma zona, demuestra que la causa y el detonante fue generalizado y no puntual, por lo que puede seguir presentándose hacia el futuro en los sitios donde los taludes sigan aumentando su inclinación. De acuerdo al diagnóstico presentado, se hace necesaria la construcción de obras correctivas y/o de mitigación que permitan ejercer un control adecuado sobre los problemas de inestabilidad que se observan en el talud. Teniendo en cuenta que el estrato deslizante se encuentra en la parte superior del talud, podría pensarse en un muro que se apoyara en el conglomerado. Sin embargo, se requiere la construcción de elementos profundos de protección contra la socavación.

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ABSTRACT

Title

DESIGN OF RETAINING STRUCTURE ON THE WEST SIDE OF THE CREEK MENZULI RECREATIONAL SANTANDER HEADQUARTERS COMFENALCO.

Author

EPHRAIM DARIO LOPEZ

Keywords: Slope, erosion, landslides, fails. In the recreational headquarters Comfenalco Santander municipality of Floridablanca, due to heavy rains and floods of Mensulí Broken occurred since 2011, has been affecting the side slopes of this ravine, causing gradual detachment of soil that forms. The fault occurs in the slope, consistent with a translational slide for the crown of the slope, which in this case corresponds to the clay layer. It is important to note that the conglomerate is at the bottom of the slope, now no problem of instability, unlike the soils of the crown. Clay slips over the cluster and the bed drops to Mensulí stream, reducing the area of recreational complex and other structural elements. However because the granular cluster features are susceptible to erosion. Processes geometeorización slope are the cause of the failure as it can be noted that in places where the height / slope ratio was low landslides occurred. The occurrence of landslides in two different sites of the same training and the same area, shows that the cause and the trigger was not widespread and timely, so you can continue to be presented to the future at sites where slopes continue to increase their inclination . According to the presented diagnosis, remedial construction and / or mitigation works to allow adequate control over instability problems observed in the slope is necessary. Given that the sliding layer is on the top of the slope, one could think of a wall that is supported in cluster. However, the construction elements of deep scour protection is required.

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INTRODUCCION

En la sede recreacional de Comfenalco Santander del municipio de Floridablanca, observe varios taludes inestables, entre los cuales está el que voy a estudiar en este trabajo de investigación, siendo uno de los puntos más críticos, ubicado en el costado oriental de la quebrada Mensulí de la sede en mención. Debido a las fuertes lluvias y crecidas de la quebrada Mensulí ocurridas desde el año 2011, se ha venido afectando los taludes laterales de esta quebrada, provocando desprendimientos paulatinos del suelo que lo conforma, lo que conlleva a la restricción del paso de los visitantes acordonando con polisombras gran parte de la ladera previniendo algún accidente. La falla que se presenta en el talud, concuerda con un deslizamiento traslacional por la corona del talud, el cual en este caso corresponde al estrato arcilloso. Es importante anotar que el conglomerado que se encuentra en la parte inferior del talud, actualmente no presenta problemas de inestabilidad, a diferencia de los suelos de la corona. La arcilla se desliza sobre el conglomerado y cae al lecho de la quebrada Mensulí, reduciendo el área del complejo recreacional y demás elementos estructurales. Sin embargo debido a las características granulares de los conglomerados son susceptibles a procesos erosivos. El detonante que provocó el deslizamiento de la arcilla fue la fuerte y permanente lluvia que saturó el material. Los procesos de geometeorización del talud son la causa de la falla pues puede advertirse que en los sitios donde la relación altura/pendiente era baja sucedieron los deslizamientos. La ocurrencia de deslizamientos en dos sitios diferentes de la misma formación y en la misma zona, demuestra que la causa y el detonante fue generalizado y no puntual, por lo que puede seguir presentándose hacia el futuro en los sitios donde los taludes sigan aumentando su inclinación. De acuerdo al diagnóstico presentado, se hace necesaria la construcción de obras correctivas y/o de mitigación que permitan ejercer un control adecuado sobre los problemas de inestabilidad que se observan en el talud. Teniendo en cuenta que el estrato deslizante se encuentra en la parte superior del talud, podría pensarse en un muro que se apoyara en el conglomerado. Sin embargo, se requiere la construcción de elementos profundos de protección contra la socavación.

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1. DISEÑO DE OBRA DE CONTENCION EN EL COSTADO OCCIDENTAL DE LA QUEBRADA MENZULI SEDE RECREACIONAL DE COMFENALCO

SANTANDER 1.1 OBJETIVOS 1.1.1 Objetivo General. El objeto del presente estudio es el de realizar diseño de obra de contención en el costado occidental de la quebrada Mensulí sede recreacional de Comfenalco Santander. 1.1.2 Objetivos Específicos

Determinar las características físico-mecánicas del suelo.

Determinar el nivel de socavación, como criterio para la cimentación.

Calcular las cantidades de obra aproximadas de las obras recomendadas.

Presentar los planos de las obras de contención.

Presentar especificaciones técnicas de construcción de las obras propuestas.

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2. GENERALIDADES DEL AREA DE ESTUDIO Figura 1. Localización del sitio

Fuente: Imagen satelital Google Earth

Figura 2. Cárcava de erosión, margen izquierda de la quebrada Mensulí.

Fuente: Fotografía en sitio Comfenalco Santander.

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En los meses de febrero, junio y agosto de 2012 fuertes lluvias provocaron crecidas y el desbordamiento de la quebrada Mensulí provocando grandes estragos en las zonas aledañas, deslizamientos, desprendimientos de suelo e inestabilidad en los taludes que bordean la quebrada, y a inicios del 2013, específicamente en los meses de enero y febrero también se presentaron inundaciones en sector sede recreacional de Comfenalco Santander. Los eventos nombrados anteriormente han provocado que los taludes que bordean la quebrada Mensulí, se encuentren inestables en varios puntos de la quebrada provocando deslizamientos de los taludes, por tal motivo es necesario mitigar el riesgo con obras de contención y estabilización necesarias. 2.2 DESCRIPCIÓN El talud ubicado en la margen izquierda, presenta una topografía medianamente escarpada con gran presencia de bloques en la parte baja, junto al cauce de la quebrada. La quebrada en este sector tiene un ancho promedio de 7.0 metros y el tramo afectado por la socavación tiene una longitud de 15.0 metros y avanza hacia la sede de 2.0 a 4.0 metros. El área afectada corresponde a una zona donde no existe ningún tipo de contención, en la corona del talud se encuentra apoyada una cercha colgante sobre la cual pasa una tubería de aproximadamente 4” de diámetro que transporta aguas negras de la portería a la planta de tratamiento de la sede recreacional, hacia el costado norte del talud se observa un muro en concreto reforzado de aproximadamente 2.0 metros de altura y no presenta problemas de socavación importantes. Los materiales del talud corresponden a suelos orgánicos y depósitos aluviales recientes que son muy susceptibles a erosionarse. El fondo de la quebrada corresponde a suelos aluviales compuestos por arenas y una cantidad importante de cantos de diferentes tamaños; estos materiales son competentes para la cimentación de los muros; sin embargo, se requiere la construcción de elementos profundos de protección contra la socavación. El mecanismo de falla de los taludes corresponde a la socavación del pié de los taludes al ascender los niveles de agua de la quebrada y el consecuente deslizamiento de la parte superior del talud. Se espera una socavación máxima de hasta 1.5 metros de profundidad por debajo del nivel del fondo de la quebrada y los muros que se construyan deben estar cimentados a una profundidad tal que al ocurrir la socavación no se presente colapso de la estructura del muro.

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La quebrada Mensulí presenta avenidas muy fuertes y se requiere que durante la construcción se pueda garantizar la continuidad de los trabajos. 2.3 HIDROGRAFÍA Floridablanca pertenece a la cuenca del río Lebrija, y tiene dos sub cuencas las del Riofrío y Río de Oro (bajo medio). o De la sub cuenca de Riofrío dependen las micro cuencas: o Riofrio alto, con afluentes como: Dos Aguas, Aguablanca (el uso de estas

fuentes son para el acueducto). También pertenecen la Bejuca, La Carbona (uso agropecuario).

o Riofrio bajo, con afluentes como: Ruitoque (uso agropecuario). o Zapamanga, con afluentes como: La Cascada, La Despensa, Suratoque (usos

agropecuarios), y San Antonio con los dos usos. o Aranzoque Mensulí, con afluentes La Guayana (con los dos usos).De la sub

cuenca Río de Oro (bajo medio), depende la micro cuenca Ruitoque cuyo afluente El Roncados (tiene los dos usos).

2.4 RECURSOS NATURALES En el área rural se destaca el Cerro de la Judía, sitio estratégico por ser punto de recarga hídrica donde nacen varias quebradas y el Riofrio. Floridablanca cuenta con una malla verde que se ubica paralelamente a las cuencas de las quebradas en el casco urbano. Una de las zonas verdes urbanas de mejor conservación y que permite la protección hídrica pero también de la fauna especialmente las aves, es la ubicada entre los barrios las Palmas, Fátima, San Bernardo, Hacienda San Juan y Lagos del Cacique, este cordón tiene aproximadamente 1Km. de largo y hay árboles hasta de 20 metros de altura entre ellos: Ficus o Lechero, Caracolí, Yarumo; otras zonas verdes urbanas es la conformada en los barrios Villabel, Molinos, Ciudad Valencia y Santa Bárbara; además en la zona sobre el Riofrío en Bucarica, Lagos, Caracolí que incluye el “pulmón” de Paraguitas o Jardín Botánico. Existen otras pequeñas zonas sobre las quebradas Zapamanga, Mojarras, La Pendiente y a lo largo del Riofrio1.

1 AREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA-Floridablanca.

http://www.amb.gov.co/index.php?option=com_content&view=article&id=84:floridablanca&catid=79:institucional&Itemid=485

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3. MARCO TEÓRICO 3.1 ANTECEDENTES 3.1.1 John Jairo Poveda orduña y Guillermo Vargas Aldana. Universidad de la Salle facultad de ingeniería civil Bogotá D.C. en su Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de Ingeniero Civil, estabilización del talud en el Pr 55 + 950 de la vía Manizales – Mariquita, presenta los siguientes aportes al tema de los taludes: En el PR 55 + 950 de la vía Manizales – Mariquita de la ruta 50 – 06 el paso de vehículos se encuentra restringido a un solo carril, debido al colapso de parte de la banca, ya que la mala entrega de la alcantarilla presente en el sitio produce socavación en el talud inferior de la vía quitándole el soporte al muro ocasionando su volcamiento. Para permitir el paso vehicular y no interrumpir el tránsito se realizó una intervención al talud, el cual presentaba problemas de alto grado de saturación, además dicho sector también presentaba factores geológicos determinantes que tienen que ser analizados. El proyecto de grado será darle estabilidad al talud del PR 55 + 950 de la vía Manizales – Mariquita de la ruta 50 – 06 y así poder controlar posibles deslizamientos en un futuro. Teniendo en cuenta una sección transversal típica levantada en el sitio de la referencia así como los parámetros de cohesión y fricción tomados de Hoek and Bray y asumiendo un espesor de 5 m de fragmentos de esquistos mezclados con suelo residual (c=0.30kg/cm², Ø=28°), sobre un horizonte de esquistos (c=100kg/cm², Ø=30°); y estableciendo un corte de 18 m de altura escalonado (bermas cada 6m de altura) con una pendiente de 45°, se obtuvo el siguiente resultado: Para la parte inferior del talud involucrando las dos bermas el círculo de falla crítico arrojó un Factor de Seguridad de 1.60. Para el talud superior el Factor de seguridad es de aproximadamente 1.00; interpretando estos resultados se puede concluir preliminarmente que es posible ampliar la banca 8 m y cortar en tres taludes a 45° con dos bermas intermedias para lo cual es necesario ejecutar un programa de drenajes horizontales para aumentar el factor de seguridad en la parte inferior a 1.86 y en la parte superior a 1.362.

2 POVEDA, ORDUÑA John Jairo y VARGAS ALDANA Guillermo. Estabilización del talud en el PR

55 + 950 de la vía Manizales – Mariquita, universidad de la Salle facultad de ingeniería civil Bogotá D.C.

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Como medida adicional en la parte superior se deberá contemplar la posibilidad de colocar pernos pasivos con platinas dispuestos en tres bolillos a una profundidad de 12m aproximadamente y la protección definitiva con pasto de la zona. Para la parte media inferior es posible que no se requieran pernos pero si se deberá bajar el nivel freático con drenes subhorizontales hasta 12 m de profundidad y la protección del talud con prado de la zona. Así mismo se deberá construir una cuneta interior en la banca y en cada una de las bermas superiores haciendo los descoles a los sistemas de drenaje de la carretera sobre cunetas revestidas y obras con descoles adecuados. Este esquema podrá contemplarse como una posibilidad en situación de emergencia muy aproximada y el diseño definitivo contemplará con base en la exploración del subsuelo una programación de obras de contención de la banca actual y un refuerzo de las obras provisionales. 3.1.2 Dioselina Rosero Bohórquez, Daniel Falquez Torres, y Diego Noboa Campuzano. Escuela Superior Politécnica del litoral de Ecuador, Facultad de Ingeniería en Ciencias de la Tierra, en su Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de Ingeniero Civil, “Estudio comparativo del muro de hormigón armado y del muro Reforzado con Geosintéticos para la estabilidad del talud en el sitio crítico de la vía Zhud – Cochancay – el triunfo de la prov. cañar kilómetro 44 +680”, presenta los siguientes aportes al tema de los taludes: La tecnología de los geosintéticos puede ser utilizada como una opción a las soluciones ingenieriles tradicionales para la contención de suelos, obteniendo beneficios tales como disminución de tiempo de ejecución de la obra y transporte de material, lo cual aumenta la eficiencia del proceso constructivo y por ende genera una disminución de los costos finales de obra. El objetivo es de determinar la solución más viable, tanto técnica como económicamente, comparando dos sistemas de contención: El primer sistema consistirá en la estabilización de los taludes mediante la construcción de un muro de hormigón armado, el segundo sistema comprenderá la estabilización de los taludes mediante la conformación de capas de suelo compactado reforzados con geosintéticos. El problema está relacionado con el deficiente manejo de las aguas provenientes de una de las cañadas localizadas arriba de la vía. En este sitio los flujos de tipo torrencial frecuentemente superan la capacidad de la alcantarilla existente y erosionan los taludes inferiores3.

3 FALQUEZ TORRES, Daniel y NOBOA CAMPUZANO Diego. Estudio comparativo del muro de

hormigón armado y del muro Reforzado con Geosintéticos para la estabilidad del talud en el sitio crítico de la vía Zhud – Cochancay – el triunfo de la prov. cañar kilómetro 44 +680”, autores Dioselina Rosero Bohórquez, de la Escuela Superior Politécnica del litoral de Ecuador.

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3.1.3 Marlene Soledad Ponce Intriago y Marcia Inés Cevallos Navarro. Trabajo de grado “Protección de Taludes en la obra: alojamiento temporal para la zona rural del Canton Portoviejo - Manabi, con barreras vivas de plantas vetiver (vetiveria zizanioides)” de la facultad de Ingeniería Agrícola departamento de planeamiento y obras rurales, de la universidad Técnica de Manabi. En regiones de mucha lluvia, donde caen aguaceros muy fuertes, con suelos arcillosos o poco permeables, es conveniente darles a las barreras una inclinación de 0,5 a 1 % hacia un desagüe lateral protegido.

Construcción de Barreras Vivas: En la construcción de este tipo de obra de protección de terrenos inclinados, se pueden aplicar dos metodologías:

Primera:

Se determina la pendiente del terreno en varios puntos, iniciándose el trazo de la línea para la barrera viva, desde el sitio de mayor pendiente.

Se forma un camellón o borde, para lo cual se excava una zanja, colocando la tierra extraída en el borde superior. La zanja formada en la base del talud formado, sirve para la evacuación de los excesos de agua.

Se apisona el talud para evitar desmoronamientos y sobre éste, se siembran los pastos (cepas enraizadas o esquejes), entre 20 a 30 centímetros entre planta que forman la barrera viva.

Segunda:

Plantación directa de la barrera viva, sin la formación del camellón y la zanja, para ello, después de la delineación respectiva, se abre un surco donde se siembra el pasto enraizado.

3.2 CARACTERIZACION GEOTECTONICA

3.2.1 Estratigrafía y evolución regional (geología). En el área de estudio la geología regional y las formas del paisaje obedecen a una secuencia de eventos acaecidos desde el periodo Precámbrico (945 m. a.), época en la cual el territorio de Santander formaba parte de un “megaterrano” cuyo basamento estaba probablemente conectado con el Escudo de Guayana.

Las rocas más antiguas del área pertenecen al Gneis de Bucaramanga, originado como consecuencia de los procesos de metamorfismo y plutonismo del basamento original; el posterior levantamiento y erosión de estas rocas permitió la constitución de los depósitos de la formación Silgará durante el Devónico (Paleozoico), y luego de las formaciones Floresta y Diamante, las cuales no afloran en la zona evaluada. El Triásico y Jurásico están representados por las

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Cuarzomonzonitas de La Corcova y Santa Bárbara y por el Granito de Pescadero, formadas en importantes eventos de volcanismo e intrusión, cuya ulterior erosión y depositación en ambientes continentales dio origen a las formaciones Girón y Jordán4

.

Geología estructural: El departamento de Santander se encuentra localizado en una región tectónica compleja y dinámica, justamente en la zona de influencia entre los límites de las placas tectónicas del Caribe y la suramericana, conocida como bloque Andes del Norte o bloque Norandino. Localmente, el área de estudio pertenece a las provincias tectónicas “Cordillera Oriental” y “Macizo de Santander” y está enmarcada por numerosas fallas que ejercen un control estructural a los principales ríos y quebradas que la surcan, todas ellas pertenecientes al Sistema Bucaramanga - Santa Marta.

Descripción geológica Regional: Regionalmente la zona de estudio se encuentra en límites de las regiones geológicas del Macizo de Santander y la depresión tectónica de Bucaramanga y por tanto en zona de influencia del sistema de fallas de Bucaramanga – Santa Marta; en esta zona las rocas más antiguas son de origen ígneo – metamórfico, agrupadas dentro del Neis de Bucaramanga (Peb) de edad Precámbrico.

La unidad antes mencionada junto con rocas ígneas intrusivas principalmente de composición ácida que afloran principalmente al Este del sistema de fallas de Bucaramanga – Santa Marta, de edad Jurásica y Triásica (JRcg) conforman la región geológica conocida como Macizo de Santander.

Asociadas al sistema de fallas de Bucaramanga – Santa Marta se presentan afloramientos de rocas sedimentarias Triásicas del sistema Carbonífero y Pérmico, principalmente al norte de la zona de estudio y abarca las formaciones Diamante (Pcd), Tiburón (TRPt) y Bocas (TRb), El sistema Jurásico se encuentra representado regionalmente por las formaciones Jordan (Jj) y Girón (Jg), las cuales se presentan principalmente al oeste del área Metropolitana de Bucaramanga y en esta zona de estudio, al sur en el municipio de Floridablanca.

Los depósitos Cuaternarios han sido clasificados en la formación Bucaramanga conformada de base a tope por los miembros Organos (Qbo), Finos (Qbf), Gravoso (Qbg) y Limos Rojos (Qblr). Otros depósitos Cuaternarios importantes los constituyen los conos de deyección de escombros y detritos (Qfe), los cuales se presentan principalmente hacia Floridablanca y Piedecuesta.

4 CORPORACION DE LA DEFENSA DE BUCARAMANGA. estudio básico para la declaratoria de

un área natural protegida en el cañón del chicamocha jurisdicción CDMB. Bucaramanga julio del 2009. http://www.cdmb.gov.co/web/dmdocuments/INFORME%20FINAL%20CHICAMOCHA.pdf

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Se presentan además depósitos aluviales (Qal) distribuidos principalmente en los valles de los ríos y quebradas, correspondientes a aluvial reciente, Terrazas Bajas y Terrazas Altas. Los depósitos generados por fenómenos de remoción en masa se han clasificado en depósitos coluviales de ladera (Ql), Deslizamientos Activos (Qda) y Deslizamientos Inactivos (Qdi).

Geología local: El mapa geológico fue elaborado tomando como base el mapa geológico del proyecto de Zonificación Sismogeotécnica Indicativa del Área Metropolitana de Bucaramanga (Ingeominas, CDMB, 2001) el cual a su vez se basa en la Geología del Cuadrángulo H – 12 (Ward et al, 1974).

Rocas Sedimentarias

Formación Jordán (Jj): Fue inicialmente reconocida por Cediel (1968) en su estudio sobre la formación Girón del área de Bucaramanga; Con base en relaciones estratigráficas se le asigna una edad Jurásico inferior (Ward et al, 1973). Según Cediel (1968), la formación Jordán incluye dos facies:

Facies Superior: (200 m) Limolita de color marrón rojizo y arenisca de grano muy fino, bien estratificada en capas de 30 a 80 cm de espesor. Facies Inferior: (Aprox. 100 m) Principalmente arenisca de grano grueso, gris verdosa, en capas hasta de 1 m de espesor y algunas capas de shale gris verdoso hasta de 2 m de espesor; algunas capas gruesas, con estratificación cruzada contienen niveles conglomeráticas con guijos hasta de 2 cm de diámetro. Localmente en la zona de estudio afloran estratos de rocas fracturadas y medianamente meteorizadas constituidos por limolitas y areniscas de grano fino de color violeta, en algunos escasos afloramientos se observó estratificación plana paralelas sobre areniscas de grano fino con menor grado de meteorización; El espesor más superficial de esta formación muestra suelos residuales, color violáceo rojizo.

Amenazas o Amenaza Sísmica: De acuerdo al mapa de amenaza sísmica, el municipio de

Floridablanca se localiza en una zona de amenaza sísmica alta.

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Figura 3. Mapa de distribución de la amenaza sísmica nacional, con Floridablanca y Bucaramanga en grado alto, de color rojo5.

Fuente: SUAREZ DIAZ Jaime. Gradería y Nueva Cancha Sintética Sede Recreacional Comfenalco Vía Floridablanca – Piedecuesta – Santander. Geotecnologia S.A.S. Bucaramanga 2011. http://revista.comfenalcosantander.com.co/estudiosuelos.pdf

o Características físicas generales: La sede recreacional de Comfenalco

Santander está ubicado en el municipio de Floridablanca; se encuentra localizado sobre una ladera de media pendiente con alturas de 982 a 1005 m.s.n.m, y pendiente promedio aproximada del 8%.

o Características ambientales: El municipio de Floridablanca se localiza

ecológicamente en el bosque seco tropical con transición al fresco húmedo premontano.

El piso térmico sobre el cual se encuentra el municipio, es templado con variaciones importantes de temperatura.

5 SUAREZ DIAZ Jaime. Gradería y Nueva Cancha Sintética Sede Recreacional Comfenalco Vía

Floridablanca – Piedecuesta – Santander. Geotecnologia S.A.S. Bucaramanga 2011. http://revista.comfenalcosantander.com.co/estudiosuelos.pdf

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Temperatura: Floridablanca presenta una temperatura media de 22º C con 21.7ºC en la parte norte de la terraza y 23.3º C en la parte más cerca de Girón.

Precipitación: La lluvia en el municipio de Floridablanca se caracteriza por

presentar un comportamiento anual bien definido así: Un período seco inicial bastante fuerte durante los meses de Enero, Febrero y parte de Marzo, luego se presentan dos período lluviosos entre Abril y Junio y luego entre Septiembre y Noviembre con un período seco intermedio entre Julio y Agosto, donde se presentan algunas lluvias importantes. La precipitación anual promedio es de 1.130 mm.

3.3 MARCO CONCEPTUAL Los problemas de inestabilidad se presentaron en épocas de fuertes lluvias, las cuales además de ocurrir de manera frecuente, tenían una prolongada duración. En los sectores donde hubo problemas de inestabilidad la presencia de vegetación pequeña era escasa. 3.3.1 Remoción en masa

Concepto: La remoción en masa, es el desplazamiento de grandes volúmenes de material superficial ladera abajo (a favor de la pendiente) por acción directa de la fuerza de la gravedad, hasta volver a encontrar un nuevo punto de reposo.

Normalmente este terreno, en su parte superficial, presenta rocas fragmentadas por acción de la meteorización física, química o biológica, sola o combinada así como también puede presentar un estrato superficial de suelo grueso o delgado con o sin vegetación. Los movimientos de masa se presentan, sobre todo, en la época lluviosa o durante una actividad sísmica.

Origen: El fenómeno de la remoción en masa se produce porque la fuerza actuante, en este caso la sobrecarga, que es originada normalmente por el agua, ejerce una presión hacia abajo que rompe el equilibrio existente hasta ese momento; la gravedad proporciona la energía adicional requerida para que se produzca el movimiento descendente.

En lugares secos donde llueve muy poco o no llueve, la remoción en masa se origina fundamentalmente por los movimientos sísmicos desde los muy débiles hasta los muy fuertes quien los mueve de su lugar y luego la gravedad proporción a la energía adicional para que se produzca el movimiento descendente.

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Factores: Entre los principales factores solos o combinados que influyen en la remoción en masa, que contribuyen a aumentar el efecto de la gravedad, se encuentran los siguientes: litológicos (rocas no consolidadas sobre rocas consolidadas), estructurales (meteorización física, química, biológica superficial del estrato rocoso superficial), topográficos (laderas con pendientes abruptas), antrópicos (denudación o deforestación del terreno), tectónicos (acción de las ondas sísmicas), climáticos (precipitaciones fuertes o precipitaciones continuas)6.

Figura 4. Movimiento del suelo provoca colapso en las estructuras.

Fuente: Casas afectadas por un corrimiento de tierras en la Colonia Santa Lucia de Llopango, San Salvador, El Salvador

Erosión hídrica: La erosión hídrica es un proceso que produce la eliminación de los materiales presentes en la superficie terrestre debido a su extracción y transporte por la acción de las aguas superficiales. Si bien esta puede tener un carácter “natural”, dependiendo de factores tales como el clima (lluvias torrenciales), relieve (pendientes elevadas), características del material superficial (grado de consolidación, permeabilidad) y cobertura vegetal protectora, estos no son los únicos factores. En efecto, las acciones que el hombre realiza para su desarrollo muchas veces actúan como “disparadores” del proceso erosivo. En este sentido se destacan el desmonte y la realización de obras civiles las que favorecen una rápida saturación del suelo por el agua de lluvia y el inicio de escorrentía superficial.

6 Geología Ambiental, Remoción en masa, http://julsgeoambiental.jimdo.com/portafolio/remocion-

en-masa/

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Ello se debe fundamentalmente a la escasez de cobertura vegetal protectora y a la baja permeabilidad de los materiales que las integran.

Es importante además señalar la erosión fluvial producida sobre las márgenes delos cursos principales por las crecidas. Ello origina la expansión lateral de la llanura inundable y a la formación de barrancas7.

Figura 5. Caída de fragmentos de roca o suelos

Fuente: Fotografías del peligro que ocasiona la caída de rocas, análisis de caída de rocas, Autor: Miguel

Villanueva De La Cruzi. Tesista Convenio UNI GyM

Deslizamiento de escombros: Es un movimiento rápido de material detrítico (fragmentos de rocas), que se desplaza pendiente abajo. Estos movimientos son frecuentes en laderas con pastos y a lo largo de pendientes abruptas de los bancos de río y acantilados de la línea de costa.

Deslizamiento de tierra: Se les denomina también como “corrientes de tierra”. Es el desplazamiento de material terroso (suelo) superficial que descansa sobre estratos rocosos sólidos. El movimiento de este material, pendiente abajo, es iniciado al encontrarse con notable sobrecarga a causa de la sobresaturación con agua. Ocurre en lugares húmedos con lluvias

7 ATLAS DE RECURSOS GEOAMBIENTALES. El Potrero de los Funes.

http://lae.unsl.edu.ar/Ediciones/III%20AMENAZAS%20NATURALES.pdf

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prolongadas. Su movimiento es lento. Es frecuente en orillas de vías de comunicación así como también en orillas de rio8.

Figura 6. Deslizamiento de rocas, ocurre cuando los estratos rocosos se encuentran inclinados. El estrato rocoso superficial, con suficiente sobrecarga, rompe la estabilidad e inicia su resbalamiento descendente.

Fuente: Deslizamientos y avalanchas, www.cringel.com/nepal

Figura 7. Deslizamiento de tierra

Fuente: Deslizamientos y avalanchas, www.cringel.com/nepal

8 GOBERNACION DEL DEPARTAMENTO DE BOLIVAR: Plan Nacional de gestión del Riesgo.

www.sigpad.gov.co/sigpad/pnud/Descarga.aspx?id=74

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Flujo de lodo: Aquí se diferencia dos tipos de desplazamiento de material: el flujo de lodo o “huayco” y el flujo de lahar.

Flujo de lodo o “huayco”: Es un material conformado por una mezcla de fragmentos de roca, suelo y agua, que se desprende de las laderas pendiente abajo, tal como si fuera una más afluida. Es frecuente en lugares de climas áridos y semiáridos donde los cursos de agua nacen en las partes altas de las montañas y desembocan en ríos colectores que conforman los valles.

En el país se les conoce como “huaycos” y son muy frecuentes en la serranía durante las temporadas de lluvias.

Son las manifestaciones más impresionantes de los fenómenos de remoción en masa. Se caracterizan por la formación de una superficie de ruptura recta o curvada a partir de la cual se desplaza toda la porción de terreno separada del conjunto, con la misma velocidad en todas sus partes, conservando su estructura y forma original. Los deslizamientos pueden involucrar en su desarrollo materiales rocosos y/o suelos9.

Figura 8. Reptación

Fuente: Geología Ambiental. http://julsgeoambiental.jimdo.com/portafolio/remocion-en-masa.

Es el movimiento lento del suelo y/o de detritos rocosos cuesta abajo, por lo general no perceptible (salvo mediante reiteradas observaciones), que afecta la parte superficial de la ladera, la capa de suelo y en algunos casos la parte superior de la roca alterada. Su ocurrencia está influida por la presencia de lluvias o de

9 Geología ambiental, http://julsgeoambiental.jimdo.com/portafolio/remocion-en-masa/

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fusión de nieves que saturan los suelos en ambientes húmedos y sobre laderas con pendientes moderadas. Por lo general los efectos de la reptación de suelos no son muy visibles, excepto sobre la vegetación y las estructuras construidas por el hombre. Tan pronto se comprueba que hay un riesgo de inestabilidad en un determinado talud, se debe buscar la mejor solución y considerar aspectos de costo, naturaleza de las obras afectadas (tanto en la corona como pie del talud), tiempo estimado en el que se puede presentar el problema, disponibilidad de los materiales de construcción, etc.10 Existen tres grandes grupos de soluciones para lograr la estabilidad de un talud:

Aumentar la resistencia del suelo: son las soluciones que aplican drenaje en el suelo para bajar el nivel freático o la inyección de substancias que aumenten la resistencia del suelo, tales como el cemento u otro conglomerante.

Disminuir los esfuerzos actuantes en el talud: soluciones tales como el cambio de la geometría del talud mediante el corte parcial o total de éste a un ángulo menor o la remoción de la cresta para reducir su altura.

Aumentar los esfuerzos de confinamiento (σ3) del talud: se puede lograr la estabilización de un talud mediante obras, como los muros de gravedad, las pantallas atirantadas o las bermas hechas del mismo suelo.

En la siguiente sección se discutirán diversas soluciones.

Cambio de la geometría: El cambio de la geometría de un determinado talud puede realizarse mediante soluciones tales como la disminución de la pendiente a un ángulo menor, la reducción de la altura (especialmente en suelos con comportamiento cohesivo) y la colocación de material en la base o pie del talud (construcción de una berma); en esta última solución es común usar material de las partes superiores del talud.

La consecuencia directa de realizar un cambio favorable en la geometría de un talud es disminuir los esfuerzos que causan la inestabilidad y, en el caso de la implantación de una berma, el aumento de la fuerza resistente. Es importante destacar que la construcción de una berma al pie de un talud debe tomar en cuenta la posibilidad de causar inestabilidad en los taludes que se encuentren debajo, además, se deben tomar las previsiones para drenar el agua que pueda almacenarse dentro de la berma, ya que es probable que pueda haber

10

SUAREZ Jaime. Estabilidad de taludes. http://helid.digicollection.org/es

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un aumento de la presión de los poros en los sectores inferiores de la superficie de falla, lo que acrecienta la inestabilidad11.

Drenaje: La presencia de agua es el principal factor de inestabilidad en la gran mayoría de las pendientes de suelo o de roca con mediano a alto grado de meteorización. Por lo tanto, se han establecido diversos tipos de drenaje con diferentes objetivos. A continuación se exponen los tipos de drenaje más usados para estabilizar taludes.

Figura 9. Métodos para estabilizar un talud: (a) drenaje; (b) cambio de la geometría (Hunt 1984)

Fuente. Libro Deslizamientos, ING. JAIME SUAREZ, www.erosion.com.co

Drenajes subhorizontales: son métodos efectivos para mejorar la estabilidad de taludes inestables o fallados. Consiste en tubos de 5 cm o más de diámetro, perforados y cubiertos por un filtro que impide su taponamiento por arrastre de finos. Se instalan con una pequeña pendiente hacia el pie del talud, penetran la zona freática y permiten el flujo por gravedad del agua almacenada por encima de la superficie de falla. El espaciamiento de estos drenajes depende del material que se esté tratando de drenar y puede variar desde tres a ocho metros en el caso de arcillas y limos, hasta más de 15 metros en los casos de arenas más permeables.

11

SUAREZ Jaime. Estabilidad de taludes. Cap.3 Métodos para estabilizar taludes. http://helid.digicollection.org/es

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Drenajes verticales: se utilizan cuando existe un estrato impermeable que contiene agua emperchada por encima de un material más permeable con drenaje libre y con una presión hidrostática menor12.

Los drenajes se instalan de manera que atraviesen completamente el estrato impermeable y conduzcan el agua mediante gravedad, por dentro de ellos, hasta el estrato más permeable, lo que aliviará el exceso de presión de los poros a través de su estructura.

Drenajes transversales o interceptores: se colocan en la superficie del talud para proporcionar una salida al agua que pueda infiltrarse en la estructura del talud o que pueda producir erosión en sus diferentes niveles. Las zonas en las que es común ubicar estos drenajes son la cresta del talud para evitar el paso hacia su estructura (grietas de tensión), el pie del talud para recolectar aguas provenientes de otros drenajes y a diferentes alturas del mismo.

Drenajes de contrafuerte: consiste en la apertura de zanjas verticales de 30 a 60 cm de ancho en la dirección de la pendiente del talud para rellenarlas con material granular altamente permeable y con un alto ángulo de fricción (> 35°). La profundidad alcanzada deberá ser mayor que la profundidad a la que se encuentra la superficie de falla para lograr el aumento de la resistencia del suelo no solo debido al aumento de los esfuerzos efectivos gracias al drenaje del agua que los reducía, sino también al aumento del material de alta resistencia incluido dentro de las zanjas.

Esta solución puede ser útil y de bajo costo en el caso de taludes hechos con materiales de baja resistencia, tales como arcillas y limos blandos o con presencia de materia orgánica en descomposición que tengan entre tres y ocho metros de altura y superficies de falla que no pasen de los cuatro metros.

Soluciones estructurales: Este tipo de soluciones generalmente se usa cuando hay limitaciones de espacio o cuando resulta imposible contener un deslizamiento con los métodos discutidos anteriormente. El objetivo principal de las estructuras de retención es incrementar las fuerzas resistentes de forma activa (peso propio de la estructura, inclusión de tirantes, etc.) y de forma pasiva al oponer resistencia ante el movimiento de la masa de suelo.

Entre las soluciones estructurales más usadas se encuentran las siguientes:

Muros de gravedad y en cantiliver: la estabilidad de un muro de gravedad se debe a su peso propio y a la resistencia pasiva que se genera en la parte frontal del mismo

12

Luis Ortuño Abad, Uriel y Asociados, S.A., Prof. Asociado. ETSICCP. UPM. http://www.urielyasociados.es

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Las soluciones de este tipo son antieconómicas porque el material de construcción se usa solamente por su peso muerto, en cambio los muros en cantiliver, hechos de concreto armado, son más económicos porque son del mismo material del relleno, el que aporta la mayor parte del peso muerto requerido13.

Se debe tener en cuenta que al poner una estructura con un material de muy baja permeabilidad, como el concreto, al frente de un talud de suelo que almacene agua en su estructura, es muy probable que aumente la presión hidrostática en la parte posterior del muro. Para evitar este problema se debe colocar drenajes subhorizontales a diferentes alturas del muro con el objetivo de disipar el exceso de presión14.

Figura 10. Muro de gravedad

Fuente. Allan Block Muros de Contención http://www.allanblock.la/retainingwalls/Installation/com

13

ORGANIZACIÓN PANAMERICANA DE LA SALUD. Vulnerabilidad de los sistemas de agua potable frente a los deslizamientos. 1997. 106P. http://helid.digicollection.org/es/d/Jh0206s/4.4.html#Jh0206s.4.4 14

ROMERO, CH. Marco Vinicio. Tesis. Propuesta metodológica para la evaluación de estabilización de taludes y terraplén es en proyectos de carreteras. Para obtener el título de Maestro en ingeniería Vial. Universidad de San Carlos Guatemala. 2011. http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_0222_MT.pdf

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Figura 11. Muro en cantiliver

Fuente: Diseño de muros de contención Dr. Jorge e. Alva Hurtado, Universidad Nacional de ingeniería, Facultad de ingeniería civil.

Un tipo de muro de gravedad que ayuda en este aspecto, es el muro de gavión que al no tener ningún agente cohesionante más que la malla que une los gaviones, permite el paso de agua a través de los mismos. Estos muros además de ser comparativamente económicos, tienen la ventaja de tolerar grandes deformaciones sin perder resistencia. Figura 12. Muros de gavión

Fuente: Estabilidad de taludes Jaime Suarez. http://helid.digicollection.org/es

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Pantallas: consisten de una malla metálica sobre la cual se proyecta concreto (shotcrete) recubriendo toda la cara del talud. Es común “atirantar” esta corteza de concreto armado mediante anclajes que atraviesan completamente la superficie de falla para posteriormente ser tensados y ejercer un empuje activo en dirección opuesta al movimiento de la masa de suelo. La figura 16 muestra el corte típico de una pantalla atirantada15.

Figura 13. Pantalla anclada

Fuente: Estabilidad de taludes Jaime Suarez.http://helid.digicollection.org/es

Según el Ingeniero Jaime Suarez, en su libro Deslizamientos - Técnicas de Remediación, Capítulo 5 Pernos, Clavos y Micropilotes, presenta los siguientes aportes al tema de los taludes: Los pernos, clavos y micropilotes son inclusiones pasivas de refuerzo de acero con lechada de cemento, colocadas dentro de una masa de suelo o roca, con el objeto de mejorar su estabilidad. Los pernos se utilizan principalmente en macizos de roca para evitar movimientos relativos de los bloques. Los clavos se colocan en suelos residuales o materiales relativamente duros para dar rigidez los taludes, y los micropilotes son estructuras pasivas de soporte o estabilización. Los tres sistemas son similares en su estructura pero su mecanismo de trabajo es diferente. Las inclusiones pasivas son utilizadas con mucha frecuencia como herramienta de estabilización, especialmente en taludes de carreteras.

15

Estabilidad de taludes Jaime Suarez, http://helid.digicollection.org/es

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Pernos: Los pernos son elementos estructurales generalmente constituidos por varillas de acero colocadas dentro de una perforación, la cual se inyecta posteriormente con cemento para unir la varilla al macizo de roca16.

El diseño de los pernos generalmente es empírico basado en un análisis de las discontinuidades en el macizo y de la estabilidad de los bloques. La parte más importante del diseño es determinar la localización, ángulo de inclinación y longitud de cada perno.

El detalle común de las tecnologías de pernos es que minimizan la relajación o desprendimiento de los bloques de roca (Hoeck, 1983). Una vez los bloques se sueltan, es muy difícil recobrar la estabilidad completa del macizo, por eso es muy útil que se realice la colocación de anclajes previamente a una excavación (Wyllie y Norrish, 1996). Este prerefuerzo se puede lograr instalando anclajes a medida que se avanza con el corte instalando pernos en la cresta de éste, antes de la excavación. Los pernos tienen similitud con los anclajes pero no son pretensados. Generalmente son varillas de acero cementadas a la roca y con una platina y tuerca en la cabeza. Los pernos tienen menos de 10 metros de largo y se utilizan para reforzar bloques sueltos o mantos de roca. Su longitud depende de la geometría del macizo. Su espaciamiento típico es de 2 a 3 metros.

El perno se fija a la roca utilizando una resina, un cemento o por un sistema mecánico. El sistema de resina incluye cartuchos de un líquido y de un endurecedor, los cuales se mezclan en un tiempo de curado que varía de acuerdo al producto entre 1 y 90 minutos. El tiempo de curado también depende de la temperatura ambiente. El sistema consiste en insertar los cartuchos en el hueco para llenar el espacio entre el hueco y el perno. Es importante que el diámetro del hueco y el tamaño de la varilla estén dentro de una tolerancia especificada, en tal forma que la resina se mezcle y funcione correctamente. La barra se introduce en el hueco y se mezcla la resina haciéndola rotar.

A los micropilotes se les denomina con frecuencia pilotes reticulados o pilotes de “raíz”, para presentarlos como una analogía del efecto de las raíces de un árbol dentro del suelo. Ensayos de campo y modelos de laboratorio (Lizzi 1985) han demostrado que el trabajo en grupo de los micropilotes reticulados

16 SUAREZ, Jaime. Deslizamientos - Técnicas de Remediación, Capítulo 5 Pernos, Clavos y Micropilotes, http://www.erosion.com.co/deslizamientos-tomo-ii-tecnicas-de-remediacion.html

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genera capacidades mayores de soporte que grupos de pilotes verticales espaciados.

Los micropilotes son perforaciones de pequeño diámetro dentro de las cuales se colocan un refuerzo de acero y se inyecta lechada a presión para formar un pilote.

Figura 14. Micropilotes

Fuente: Libro Deslizamientos - Técnicas de Remediación, Capítulo 5 Pernos, Clavos y Micropilotes, Ingeniero Jaime Suarez. http://www.erosion.com.co/deslizamientos-tomo-ii-tecnicas-de-remediacion.html

Ventajas de los Micropilotes: Algunas de las ventajas de los micropilotes son las siguientes (Abramson y otros 2002):

• No requieren grandes excavaciones de suelos. • Pueden utilizarse en suelos duros, en suelos blandos y en materiales con

bloques de roca. • No impiden el movimiento de las corrientes de agua. • Pueden diseñarse para contrarrestar cualquier sistema de fuerzas internas. • Son relativamente fáciles de construir. • Tienen una gran cantidad de aplicaciones: estabilización, retención, mejora del

suelo, cimentación y submuración.

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Desventajas de los Micropilotes: Como desventajas de los micropilotes se pueden indicar las siguientes17:

o La resistencia al cortante de un micropilote es muy pequeña por su gran

esbeltez y área relativamente pequeña. o La capacidad de resistencia horizontal a tensión de un micropilote inclinado a

vertical es relativamente pequeña. o Para estabilizar deslizamientos de tamaño mediano o grande se requiere

colocar una gran cantidad de micropilotes. o No existen metodologías de diseño universalmente aceptadas. o Son relativamente costosos.

Gaviones: El gavión consiste en un recipiente, por lo general paralelepípedo, de malla de alambre galvanizado lleno de cantos de roca. Aunque es una estructura muy antigua, empleada por los antiguos faraones utilizando fibras vegetales, su uso solamente se popularizó a principios siglo XX en Europa, extendiéndose posteriormente al resto del mundo. En América los gaviones se emplean extensivamente desde hace cerca de cincuenta años.

Figura 15. Gaviones

Fuente: SUAREZ, Jaime. Deslizamientos - Técnicas de Remediación, Capítulo 5 Pernos, Clavos y Micropilotes, http://www.erosion.com.co/deslizamientos-tomo-ii-tecnicas-de-remediacion.html

En varios países de América se producen alambres dulces, galvanizados y se fabrican gaviones de excelente calidad; sin embargo existen en el mercado mallas utilizadas para gaviones de fabricación deficiente o con alambres de mala calidad. La calidad del alambre y de la malla son factores determinantes en el correcto comportamiento de las obras en gaviones. Los gaviones recubiertos en PVC y los gaviones manufacturados con fibras plásticas se utilizan cuando los gaviones metálicos no son eficientes, por su susceptibilidad

17

Ibíd. Pág. 12

41

a la corrosión. En ríos de caudal y pendiente estables se depositan sedimentos del río dentro de los poros del gavión y en algunos casos se forman plantas de crecimiento espontáneo que originan la formación de un bloque sólido que aumenta en forma importante la vida útil de los gaviones18.

Según el señor Ing. MSc. Luis Pineda de la Universidad Centroamericana José Simeón Cañas en Alternativas de Estabilización de Taludes Figura 16. Abatimiento de la pendiente

Fuente: PINEDA, Luis. Universidad Centroamericana José Simeón Cañas en Alternativas de Estabilización de Taludes.

Figura 17. Pendientes típicas para taludes en cortes19.

Fuente: Departamento de carreteras del Japón.

18

Ibíd.pag. 23 19

PINEDA, Luis. Universidad Centroamericana José Simeón Cañas en Alternativas de Estabilización De Taludes.

42

Figura 18. Pendientes típicas para taludes en terraplenes

Fuente: Departamento de carreteras del Japón.

Construcción de bermas: El sistema de bermas es una forma de terracería. Se construyen bermas intermedias en los sitios de cambio de pendiente y en los sitios donde se requiera para garantizar un factor de seguridad

Corte de la cabeza del talud: Es una técnica para reducir las fuerzas actuantes dentro de la masa deslizada.

Generalmente, se excava en la cabeza del deslizamiento, debido a que la parte superior del deslizamiento es la que aporta una mayor fuerza actuante sobre la masa inestable La construcción de terrazas en la parte alta de un deslizamiento de rotación tiende a reducir el momento actuante y controlar el movimiento. El efecto es el de disminuir las fuerzas actuantes en la zona más crítica para la generación de momentos desestabilizantes.20

20

SUAREZ Jaime. Conformación de Taludes, Capitulo 8. http://www.uis.edu.co/ingenieria-civil/estabilidad-de-taludes/clase9/conformacion_de_taludes.pdf

43

Figura 19. Diagrama conceptual del efecto de la remoción de materiales de la cabeza de un talud

Fuente: Conformación de Taludes, autor Jaime Suarez

Colocar materiales en el pie del talud Figura 20. Colocación de un contrapeso en la base de un deslizamiento rotacional

Fuente: Conformación de Taludes, autor Jaime Suarez

44

Es frecuente que se produzcan fallas de los contrapesos por falta de capacidad del suelo de cimentación, especialmente en depósitos de arcillas blandas o limos. Por esta razón es importante calcular la capacidad de soporte como parte del diseño del contrapeso.

Contrafuertes

Son una técnica utilizada para contrarrestar las fuerzas actuantes en un talud colocando un peso considerable en la parte baja del talud o del deslizamiento.

Al colocarse la carga adicional en el pie, se generan fuerzas de fricción y un momento resistente en dirección contraria al movimiento, aumentando el FS.

Para que el sistema funcione a largo plazo debe asegurarse que la cimentación del contrapeso sea adecuada…

Rellenos de suelos y rocas Figura 21. Rellenos de suelos y rocas

Fuente: PINEDA, Luis. Universidad Centroamericana José Simeón Cañas en Alternativas de Estabilización De Taludes

45

Rellenos mecánicamente estabilizados Figura 22. Rellenos mecánicamente estabilizados

Fuente: PINEDA, Luis. Universidad Centroamericana José Simeón Cañas en Alternativas de Estabilización De Taludes

Muros de llantas Figura 23. Esquema de un muro en llantas para sostener un terraplén21

Fuente: PINEDA, Luis. Universidad Centroamericana José Simeón Cañas en Alternativas de Estabilización De Taludes.

21

PINEDA, Luis. Universidad Centroamericana José Simeón Cañas en Alternativas de Estabilización De Taludes. P. 41.

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Drenaje Figura 24. Drenaje superficial

Fuente: Drenaje superficial, autor Jaime Suarez.

Figura 25. Derramaderos en gradas

Fuente: Drenaje superficial, autor Jaime Suarez.

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Refuerzos Figura 26. Refuerzo con geo sintéticos

Fuente: Muros y Taludes Reforzados con geosintéticos. http://www.igsmexico.org/archivos/muros-taludes.pdf

Muros de retención: Las estructuras de contención tienen por objeto la colocación de fuerzas adicionales que resistan el movimiento.

o El objetivo es colocar fuerzas externas aumentando las fuerzas resistentes, sin

disminuir las actuantes. o Según su forma y funcionamiento estructural pueden ser: o De Gravedad, o En Voladizo o Anclados

Muros Rígidos o Deben cimentarse sobre suelos estables o Es conveniente la colocación de llaves de cortante o Debe existir sistema de drenaje y subdrenaje completo o Altura máxima recomendable: 8 metros o Debe evaluarse la estabilidad de taludes además de la estabilidad interna del

muro.

48

o Son efectivos para pequeños deslizamientos Figura 27. Muros Rígidos

Fuente: Diseño de muros de contención Dr. Jorge e. Alva Hurtado, Universidad Nacional de ingeniería.

Muros de Gravedad Flexibles22: Son estructuras masivas y flexibles, su efectividad depende de su peso y de su efectividad para soportar deformaciones sin que se afecte su estructura, los tipos más utilizados son:

o Muros de Gavión, o Muros Criba o Muros de Llantas Usadas, o Muros de Enrocado o Muros de Bolsacreto

22

ALVA HURTADO Jorge Diseño de muros de contención. Universidad Nacional de ingeniería, Facultad de ingeniería civil. http://www.jorgealvahurtado.com/files/Diseno

49

Figura 28. Muros de Gravedad Flexibles

Fuente: Diseño de muros de contención Dr. Jorge e. Alva Hurtado, Universidad Nacional de ingeniería, Facultad de ingeniería civil.

50

4. DISEÑO BÁSICO METODOLÓGICO La investigación está enmarcada en un modelo cuantitativo, así mismo es un proyecto factible y orientado hacia una investigación descriptiva y de campo. Según Tamayo y Tamayo M. (Pág. 35), en su libro Proceso de Investigación Científica, la investigación descriptiva “comprende la descripción, registro, análisis e interpretación de la naturaleza actual, y la composición o proceso de los fenómenos. El enfoque se hace sobre conclusiones dominantes o sobre grupo de personas, grupo o cosas, se conduce o funciona en presente” El trabajo de campo implica la relación directa del investigador con las fuentes de información no documentales. Ezequiel Ander - Egg (1977: 37-40) identifica dos tipos de contacto que caracterizan la investigación de campo: 1)global, que implica una aproximación integral al fenómeno a estudiar, identificando las características naturales, económicas, residenciales y humanas del objeto de estudio; y, 2) individual, que implica la aproximación y relacionamiento con las personalidades más importantes del grupo (identifica los líderes de los distintos niveles como los más importantes proveedores de información). Este estudio implica una descripción y análisis del talud del área implicada, sju condición local, caracterización regional y estudio geotécnico para posteriormente proponer el diseño de estabilización conforme a las diferentes propuestas expuestas en este documento. A continuación presento el proceso que permite el análisis general del talud en mención, las obras recomendadas para su contención, la especificación de las obras y su proceso de construcción. 4.1 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD 4.1.1 Propuesta general del análisis: En el talud, se harán tres tipos de análisis: Dos locales y uno general. Uno de los análisis locales corresponde al estrato arcilloso y otro al estrato granular, con el objeto de determinar sus características mecánicas; el análisis general involucra los dos estratos que conforman el talud. Una vez analizada la condición local y general se procederá a efectuar el diseño del muro en gaviones.

Estabilidad general de los taludes: Los suelos del talud de la quebrada junto a la sede recreacional corresponden a suelos orgánicos y aluviales recientes muy susceptibles a la erosión. El mecanismo de falla de los taludes corresponde a la socavación del pié de los taludes al ascender los niveles de agua de la quebrada y el consecuente deslizamiento de la parte superior del talud.

51

Se espera una socavación máxima de hasta 1.5 metros de profundidad por abajo del nivel del fondo de la quebrada.

Tipo de obra recomendada: Se recomienda la construcción de un muro en concreto armado apoyado sobre micropilotes.

Los micropilotes se requieren por las siguientes razones:

a. Se espera una profundidad de socavación importante y los muros que se

construyan deben estar cimentados a una profundidad tal que al ocurrir la socavación no se presente colapso de la estructura del muro.

b. La quebrada Mensulí presenta avenidas muy fuertes y se requiere que durante la construcción se pueda garantizar la continuidad de los trabajos. Los micropilotes se pueden plantear en tal forma que se fundan el mismo día que se perfore y en esa forma permitir el avance de los trabajos independientemente de las avenidas de la quebrada. Se recomienda construir un muro en concreto reforzado cimentado sobre una red de micropilotes de 0.30 metros de diámetros y 5.0 metros de longitud.

4.1.2 Diseño obras de contención para la margen de la quebrada

Estabilidad estructural: Debido a la configuración geométrica de la zarpa, los métodos recomendados por la American Society of Civil Engineers (ASCE) tienen gran dificultad en su aplicación. En el diseño estructural se han seguido las recomendaciones de la norma NSR-10.

Se presenta a continuación el cálculo para el muro (h muro=5.00 metros). El primer paso consiste en identificar la cuña de análisis, sobre la cual actuarán las fuerzas horizontales y verticales.

Las fuerzas actuantes sobre el elemento de análisis se muestran en el siguiente esquema. Debido a que el muro está afectado por la cercha, se ha impuesto una sobrecarga de W = 1.5 Ton/m².

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Figura 29. Elemento analizado

Fuente: Diseño de muros de contención Dr. Jorge e. Alva Hurtado, Universidad Nacional de ingeniería, Facultad de ingeniería civil.

Figura 30. Fuerzas actuantes sobre el cuerpo libre

Fuente: Diseño de muros de contención Dr. Jorge e. Alva Hurtado, Universidad Nacional de ingeniería, Facultad de ingeniería civil.

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Figura 31. Dimensiones

Fuente: Diseño de muros de contención Dr. Jorge e. Alva Hurtado, Universidad Nacional de ingeniería, Facultad de ingeniería civil.

Tabla 1. Dimensiones

GEOMETRIA

h 4.40 m

t1 0.6 m

t2 0.6 m

c (pie) 2.5 m

a (vástago) 0.6 m

b 0.6 m

Ø Sobrecarga 1.50 Ton/m²

Micropilote 0.3 m

L Micropilote 5.0 m

Tabla 2. Las propiedades de los materiales empleados

MATERIALES

concreto 2.40 Ton/m³

concreto-suelo 20.00 °

C concreto-suelo 0.85 Ton/m²

suelo 30 °

suelo 1.8 Ton/m³

C suelo 0 Ton/m²

Ka 0.333

Kp 3.000

Capacidad Soporte 30.00 Ton/m²

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Identificado el elemento de análisis, este es divido en múltiples secciones, con el fin de calcular las fuerzas verticales, es decir, los pesos de las secciones y la fuerza aportante por los micropilotes, además de las distancias y el momento estabilizante respecto del punto O. Tabla 3. Secciones

SECCION AREA PESO

(TON/M) Xo (M)

M-EST. (TON-M)

1 0.44 1.06 0.07 0.07

2 1.76 4.22 0.40 1.69

3 0.36 0.86 0.30 0.26

4 1.50 3.60 1.85 6.66

5 11.0 19.80 2.05 40.59

∑ 29.54 49.27

Análisis del Micropilote a Tensión: Para el cálculo de las fuerzas a tensión de los micropilotes se utilizó el software para computador PLAXIS 3D FOUNDATION desarrollado por la Universidad de Delft en Holanda, que emplea el método de los Elementos Finitos para calcular los esfuerzos y deformaciones de los suelos que soportan carga producto del peso de las estructuras.

Asentamientos máximos permisibles: Cumpliendo con los requerimientos del NSR-10, para diseño se estableció un asentamiento máximo de 2.5 centímetros para carga de trabajo de los micropilotes.

Modelo general: Para el análisis se utilizó el modelo de Mohr-Coulomb con plasticidad perfecta.

La plasticidad está asociada con la no recuperación de las deformaciones. Los parámetros básicos del modelo de Mohr-Coulomb son los siguientes: E = módulo de Young (kN/m) 2 v = relación de Poisson o = ángulo de fricción c = cohesión Los valores de ángulo de fricción y cohesión utilizados para la modelación en PLAXIS 3D FOUNDATION, fueron obtenidos a partir de un análisis entre los ensayos de laboratorio de Corte Directo, correlaciones con el programa NovoSPT y los valores obtenidos de acuerdo a la experiencia de los suelos de Floridablanca.

55

Elementos finitos y malla: El mallado es una función automática del software. Se ha seleccionado la mayor densidad posible de elementos dentro del modelo, haciendo refinamiento automático en los contornos de las estructuras planteadas e interfaces de estratos de suelo.

Modelo de Elementos Finitos: El análisis por medio de los elementos finitos permite determinar, de acuerdo a las cargas de los equipos en operación y a la carga de la estructura de soporte de cada equipo las condiciones de esfuerzo y asentamientos para los diferentes tipos de cimentación.

Presiones de poro: Para modelar las presiones de poro se supuso la línea de nivel freático dependiendo de la información obtenida en los sondeos realizados para los estudios de suelos de la portería y las canchas sintéticas.

Cargas externas aplicadas: Para la modelación se consideraron diferentes cargas.

Perfil geotécnico: El modelo geotécnico se trabajó con los tipos de material de suelo identificados en campo en los estudios de suelos realizados en la sede recreacional.

Las propiedades de resistencia de los suelos fueron obtenidas en el laboratorio de Geotecnología S.A.S., en Bucaramanga.

Propiedades de suelo: Las propiedades de los suelos usadas en un análisis esfuerzo-deformación son las siguientes:

Peso unitario

Ángulo de fricción

N corregido (para obtener el módulo de Young)

Cohesión

Coeficiente de Poisson

Módulo de Cortante Tabla 4. Resultados

Diámetro (m) Longitud (m) Capacidad (Ton)

0.30 5.0 19.5

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Figura 32. Modelo tridimensional de elementos finitos, micropilote de 0.30 metros.

Fuente: Programa praxis

Figura 33. Diagrama de deformaciones

Fuente: Programa praxis

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Figura 34. Diagrama de deformaciones

Fuente. Programa praxis

Figura 35. Grafica Asentamiento vs. % Carga

Fuente: Programa praxis

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Las fuerzas verticales generadas por los micropilotes que actúan sobre el elemento en análisis son:

Micropilote Vertical = 19.5 Ton

Micropilote Inclinado

En el siguiente cuadro se muestran: Tabla 5. Fuerzas verticales, las distancias y el momento generado respecto del punto O

FUERZA MAGNITUD Yo (M) M-EST. (TON-M)

Micropilote Vertical 19.5 0.78 15.28

Micropilote Inclinado 18.84 1.72 32.33

∑ 47.61

Las fuerzas horizontales que actúan sobre el elemento en análisis son:

Presión Activa

Fuerza debido al sismo Dónde:

amax: Aceleración máxima horizontal en la superficie (0.25g Para Floridablanca) g : Aceleración de la gravedad H: Altura del muro en metros

: Peso específico del suelo

Presión Pasiva

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Donde hp es la altura pasiva y es igual a: 0

Fuerza debido a la sobrecarga (w)

En el siguiente cuadro se muestran las fuerzas horizontales, las distancias y el momento generado respecto del punto O. Tabla 6. Fuerzas horizontales, las distancias y el momento generado respecto del punto O.

FUERZA MAGNITUD Yo (M)

M-DEST. (TON-M)

M-DEST. (TON-M)

Presión activa 7.49 1.67 12.49

Sobrecarga 2.50 2.50 6.24

Sismo 4.22 3.00 12.66

Presión pasiva* 0 0 0

∑ 31.39 0

Estabilidad al volcamiento: Para asegurar la estabilidad al volcamiento, se deben aplicar todas fuerzas sobre el cuerpo libre analizado. La relación entre los momentos resistentes y de volteo define el factor de seguridad.

Las fuerzas horizontales generadas por los micropilotes que actúan sobre el elemento en análisis son:

Micropilote Vertical = 5.6 Ton (Plaxis)

Micropilote Inclinado

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Estabilidad al deslizamiento: El criterio de estabilidad al deslizamiento involucra las fuerzas horizontales. El muro será estable contra el deslizamiento a lo largo de un plano de falla si el cortante aplicado es menor que la resistencia al cortante, esto es:

Diseño estructural Diseño del Vástago: Las fuerzas actuantes sobre un tramo de análisis del vástago de longitud hi se muestran en el siguiente esquema. El procedimiento consiste en evaluar las fuerzas cortantes y los momentos actuantes para distintas secciones (h,h/2,h/3,etc.). Estas fuerzas serán resistidas por el concreto y por el acero colocado respectivamente. Figura 36. Fuerzas actuantes sobre la sección en análisis del vástago

Fuente: Diseño de muros de contención Dr. Jorge e. Alva Hurtado, Universidad Nacional de ingeniería, Facultad de ingeniería civil.

61

Debido a que la sección critica es en la unión entre el vástago y la zarpa, esto es hi=4.4 metros, se muestran a continuación los cálculos para esta sección.

Fuerza Activa

Fuerza Sísmica en el muro: La fuerza sísmica en el muro es calculada en cada una de las secciones como SM = W Seccion * Sa Donde Sa es el coeficiente de aceleración sísmica horizontal.

Tabla 7. El momento que genera cada sección respecto del punto O.

SISMO EN EL MURO

SM (TON) Yo´(M) M-DES. (TON)

0.26 1.67 0.44

1.06 2.80 2.96

0.90 0.30 0.27

4.95 0.30 1.49

∑ 7.17 5.15

Ytrazo 0.72

La fuerza sísmica será tenida en cuenta en el diseño del vástago si y solo si:

Para el caso en análisis: Entonces el momento generado por el sismo es:

Fuerza Sísmica en la tierra activa: Siguiendo el mismo procedimiento realizado para la fuerza sísmica en el muro, se tienen ahora:

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Fuerza debido a la Sobrecarga

Chequeo a cortante:

Diseño a Momento:

Colocar 1 # 7, cada 23 centímetros

63

Armadura vertical (Cara anterior)

Colocar 1 # 5, cada 18 centímetros

Armadura horizontal

Colocar 1 # 5, cada 18 centímetros Diseño de La zarpa delantera: El diseño de la zarpa consiste en la verificación a cortante a una distancia d de la cara anterior del vástago y el diseño a flexión. Tabla 8. Esfuerzos sobre la zarpa empleados para diseño y verificación.

B 3.1 m

C 2.5 m

t1 0.6 m

t2 0.6 m

def 0.53 m

f´c 210 Kg/cm²

f´y 4200 Kg/cm²

Debido al grado de indeterminación en el cálculo de los esfuerzos del suelo, provocado por la configuración geométrica de la estructura, el esfuerzo máximo para la verificación a cortante se supondrá de magnitud igual a la capacidad portante y el esfuerzo mínimo será el obtenido para el caso de carga sísmica.

Relación resultante

=

exc =

El total de la base está sometida a compresión y satisface el criterio de estabilidad. Los esfuerzos de reacción en la base se calculan como:

q1, q2

64

Ambos esfuerzos son menores a la capacidad admisible del suelo (30 Ton/m)

Chequeo a cortante: El cortante a una distancia d de la cara del apoyo se calcula como:

Diseño a Momento: El momento flector para el diseño de la zarpa es:

Colocar 1 # 6, cada 15 centímetros

Armadura de distribución transversal

Colocar 1 # 5, cada 18 centímetros en sentido transversal

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Armadura de distribución longitudinal

Colocar 1 # 6, cada 23 centímetros en sentido longitudinal Tabla 9. Cantidades de obra CANTIDADES DE OBRA APROXIMADA SITIO1: PUENTE DEL ACUEDUCTO

N° ITEM UNID. CANT.

1 LOCALIZACION Y REPLANTEO GLB 1

2 Muro en concreto Reforzado (H:5M)

2.1 Excavación manual, cargue y transporte de material

M3 96

2.2 Concreto de 3000 PS M3 72

2.3 Suministro, Figurado y amarre de hierro KG 6500

3 Micropilotes (D=0,3m - L=5,0m) ML 84

4 Relleno con material seleccionado M3 245

4.2 ESPECIFICACIONES TECNICAS DE CONSTRUCCION 4.2.1 Especificación No. 01 localización y replanteo del proyecto a. Descripción: Se entiende por localización y replanteo del proyecto la

localización en el campo y el control topográfico permanente de las diferentes obras por ejecutar, siguiendo las referencias del proyecto, de tal manera que ocupen la posición indicada en los planos con relación a las obras existentes y a los accidentes topográficos.

La localización del proyecto se apoyará en los planos de construcción y con las indicaciones suministradas por la Interventoría. La Interventoría podrá modificar durante la ejecución de las obras las localizaciones indicadas en los planos. La aprobación por parte del Interventor a los trabajos topográficos no releva al Contratista de su responsabilidad al cometer errores de localización o nivelación en uno o varios tramos de la obra.

b. Pago: El pago de la localización y replanteo del proyecto se hará en forma

global y única para todo el proyecto, incluyendo la totalidad de las locaciones objeto del Contrato, según el precio consignado en el Item correspondiente al formulario de precios.

El precio incluye la totalidad de las labores que se requiere realizar para la localización y replanteo de la totalidad de las obras del proyecto objeto del

66

contrato, y su pago no se realizará hasta tanto se haya realizado la localización y replanteo de la totalidad de las obras del proyecto.

4.2.2 Especificación No. 02 Excavación de material de suelo y roca a. Descripción: Se entiende por excavación de material de suelo y roca a la

ejecución de la totalidad de las excavaciones necesarias para la ejecución de las obras de acuerdo a los planos y/o a las indicaciones de la Interventoría.

Los materiales a excavar consisten en suelos duros y blandos, lodo, bloques de roca y mantos de roca excavable mediante procesos mecánicos incluyendo raspado (ripper) o taladros con compresores de aire. El ítem y el pago incluyen en forma no discriminada la totalidad de los materiales independientemente de su dureza y de si se trata de suelo o roca. El ítem incluye las labores de excavación, cargue, transporte y disposición relacionado con todas las excavaciones para drenes, conducciones, canales, estructuras de entrega, etc. y de todas las obras objeto del contrato. El ítem incluye la excavación bien sea con equipo o en forma manual. Las dimensiones, localizaciones y cotas de excavación deberán ser tales que garanticen la estabilidad de los taludes y del fondo de las excavaciones. En esta especificación también se incluye la remoción de derrumbes que ocurran durante la construcción de las obras y la conformación que se requiera de los taludes de acuerdo a lo indicado en los planos y/o las indicaciones de la interventoría. Las excavaciones deberán mantenerse permanentemente secas y drenadas, lo que conlleva a que el Contratista disponga de los equipos necesarios para tal fin. No se permitirá la excavación en hueco sin drenaje por gravedad. Por lo tanto, la programación de las excavaciones debe realizarse empezando por la cota más baja y ascendiendo a medida que se avance con la totalidad del ancho de excavación especificado en los planos y/o indicado por la interventoría. Los derrumbes deben irse removiendo a medida que vayan ocurriendo. Los materiales removidos debe ser colocado a mínimo a un (1) metro del borde de la excavación. No debe permitirse el movimiento de maquinaria al lado de la excavación cuando haya personas dentro de ésta. Debe proveerse medios de acceso y salidas adecuadas cada 10 metros (escaleras).

67

Las excavaciones deben ser rellenadas y el sitio dejado en buenas condiciones de orden y limpieza. Es obligación del contratista cumplir con todas las normas ambientales aplicables. Los suelos orgánicos existentes en la capa superior deberán ser conservados para la posterior revegetalización de los taludes de las excavaciones. Igualmente se debe conservar toda la vegetación nativa para la posterior actividad de revegetalización. El trabajo también incluye la conformación o reconstrucción de las cunetas.

b. Equipos: El equipo empleado para la construcción de terraplenes deberá ser

compatible con los procedimientos de ejecución adoptados y requiere aprobación previa del Interventor, teniendo en cuenta que su capacidad y eficiencia se ajusten al programa de ejecución de los trabajos y al cumplimiento de las exigencias de la presente especificación.

El contratista debe tener en cuenta las situaciones difíciles de excavación y la posibilidad de ocurrencia de derrumbes durante este proceso y debe utilizar los equipos necesarios de acuerdo a las condiciones de dificultad que aparezcan en el momento de la realización de las obras. La totalidad de los equipos utilizados debe tener el visto bueno de la interventoría. En el caso de que algún equipo sea sepultado por los derrumbes es obligación del contratista el recuperarlo a su propio costo y riesgo.

c. Unidad de Medida: La unidad de medida será el metro cúbico (m3) completo

de material excavado medido mediante levantamiento topográfico en la zona de excavación. El contratista debe tener en cuenta que el volumen del material aumenta en los procesos de excavación, almacenamiento y conformación, y el único pago será el equivalente al volumen excavado, sin incluir los aumentos de volumen que ocurren en el proceso.

Se medirá la excavación debidamente terminada con su respectiva disposición, de acuerdo a los precios unitarios del contrato que deberá incluir los costos de equipos, transportes, herramientas menores, mano de obra y todos los demás gastos necesarios para la correcta labor, aceptada a satisfacción de la Interventoría.

68

d. Forma de Pago: El pago se hará según lo estipulado en los precios unitarios del contrato que deberá incluir todos los costos de excavación, conformación y manejo de aguas durante la construcción, consecución de permisos ambientales y de los propietarios de los terrenos, indemnizaciones por daños causados a terceros, dirección técnica, incluyendo la utilización de la totalidad de los equipos, herramientas mayores y menores, mano de obra y todos los demás gastos necesarios para la correcta ejecución de las obras indicadas.

4.2.3 Especificación No. 03 Concreto 3000PSI a. Descripción: Este trabajo consiste en el suministro de materiales, fabricación,

transporte, herramientas, colocación, preparación y vaciado de las mezclas, curado del concreto simple y ciclópeo y en general de todas las actividades requeridas para llevar a cabo la realización de las obras, de acuerdo con los planos y las indicaciones de la Interventoría.

b. Materiales: El cemento utilizado será Portland tipo 1, de marca aprobada

oficialmente. El agregado fino se considera como tal a la fracción que pase el tamiz de 4.75 mm (No. 4). Provendrá de arenas naturales o de la trituración de rocas, gravas u otro producto que resulte adecuado, a juicio por parte de la Interventoría; el porcentaje de arena de trituración no podrá constituir más del treinta por ciento (30%) del agregado fino; en ningún caso el agregado fino podrá tener más de cuarenta y cinco por ciento (45%) de material retenido entre dos tamices consecutivos; el equivalente de arena no podrá ser inferior al sesenta por ciento (60%). El agregado grueso se considera como tal, al material granular que quede retenido en el tamiz 4.75 mm. (No. 4). Será grava natural o provendrá de la trituración de roca, grava u otro producto cuyo empleo resulte satisfactorio, a juicio de la Interventoría.

Para los materiales que forman parte del concreto, mezclas, transporte, colocación, vibrado, curado, ensayos de resistencia, durabilidad, formaletas y para todo lo relacionado con especificaciones, se debe cumplir con los requerimientos estipulados con la ley 400 de 1997 y el decreto 33 de 1998 (Norma s colombianas de diseño y construcción sismorresistente NSR-98).

c. Concreto simple: El concreto de 3.000 PSI (210 Kg/cm 2), para plaquetas de

protección del ducto.

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d. Colocación: Preparación antes de la colocación del concreto. Se debe colocar inmediatamente o a más tardar 30 minutos después de su preparación, inmediatamente antes de colocar el concreto todas las superficies deben estar libres de impurezas tales como grasas, escombros, etc., que no permitan la adecuada adherencia del concreto.

e. Transporte: Los métodos y el equipo para transportar el concreto deben ser tales que el concreto que se entregue en la obra tenga la composición y la consistencia requeridas sin segregación.

El concreto debe ser colocado solamente en presencia del Interventor o de su representante autorizado; al colocar el concreto sobre juntas de construcción de forma especial, las superficies de las juntas deben ser tratadas cuidadosamente antes de ser cubiertas con concreto. El concreto se debe vaciar siempre en su posición final sin dejar que se escurra, evitando la segregación. Excepto donde se interpongan juntas, todo el concreto se colocará en capas continuas. La temperatura del concreto al vaciar no debe ser mayor de 30 grados centígrados.

f. Juntas de construcción: Antes de colocar el concreto nuevo, la superficie de

la junta de construcción se debe preparar removiendo todas las trazas de desechos, arena suelta, agregados, aceite, grasa o cualquier material extraño. Las juntas en superficies de concreto expuestas, deben ser derechas y continuas. Todas las juntas de construcción se deben mantener continuamente húmedas hasta que estén cubiertas con concreto. Su orientación debe ser Norma l al esfuerzo principal y este debe atravesarlas. Las juntas se deben construir y localizar en forma que no debiliten la estructura en la cual se instalen.

g. Curado: El Contratista debe proceder al curado del concreto desde el

momento de su colocación por un período no inferior a catorce días. El concreto se podrá curar con membranas o por rocío de agua.

El concreto en proceso de curado debe estar protegido contra perturbaciones mecánicas, tráfico, impactos, vibraciones, etc. que puedan causar daños en el mismo. El proceso de curado es parte del proceso de fabricación del concreto y por lo tanto el Contratista debe velar por su adecuada ejecución, el Interventor podrá rechazar un concreto mal curado y el Contratista deberá remplazarlos sin derecho a reclamos o indemnizaciones.

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h. Pruebas y ensayos del concreto: Durante la construcción la Interventoría ordenará al Contratista la toma de muestras de concreto directamente de la mezcladora para efectuar pruebas de asentamiento y los ensayos de resistencia a la compresión. Cada muestra debe tomarse al azar sin que se tengan en cuenta condiciones sobre la apariencia del concreto ni del color, ni la comodidad para hacer el muestreo.

Las muestras utilizadas para los ensayos mencionados deben ser representativas del hormigón y deben obtenerse de acuerdo a la Norma s ICONTEC 454 “hormigón fresco – toma de muestras”. Mediante el ensayo de asentamiento o Slump test realizado según la Norma ICONTEC 396, se controlará la consistencia de la mezcla de concreto suministrada para la construcción de las obras.

La resistencia del concreto se controlará por medio de cilindros de prueba, sobre los cuales se efectuarán ensayos de resistencia a la compresión, según lo especificado en la Norma ICONTEC 550.

i. Medida: La unidad de medida para concretos será el metro cúbico (m3),

aproximado al décimo de metro cúbico, de mezcla de concreto realmente suministrada, colocada y consolidada en obra, debidamente aceptada por la Interventoría.

j. Forma de pago: El pago se hará por metro cúbico al respectivo precio unitario

del contrato, por toda obra ejecutada de acuerdo a esta especificación y aceptada a satisfacción de la Interventoría.

Los precios deben cubrir los costos de materiales, formaletas, juntas, transporte, mano de obra en trabajos diurnos y nocturnos o en días feriados, prestaciones sociales, impuestos, tasas y contribuciones decretados por el gobierno nacional, departamental o municipal, herramientas, maquinaría, ensayos de control de calidad y todos los demás gastos inherentes al cumplimiento satisfactorio del contrato, inclusive los imprevistos, gastos de administración y utilidades del Constructor.

4.2.4 Especificación No. 04 Acero DE refuerzo a. Descripción: Este trabajo consiste en el suministro, transporte,

almacenamiento, corte, doblamiento y colocación de las barras de acero dentro de las diferentes estructuras permanentes de concreto, de acuerdo con los planos del proyecto, esta especificación y las instrucciones del Interventor.

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b. Materiales

Barras de refuerzo: Deberán cumplir con la más apropiada de la siguiente Norma s, según se establezca en los planos del proyecto: ICONTEC 161, 245 y 248; AASHTO M-31 y ASTM A-706.

Alambre y mallas de alambre: Deberán cumplir con las siguientes Norma s AASHTO, según corresponda: M-32, M-55, M-221 y M225.

Pesos Teóricos de las barras de refuerzo: Para efectos De pago de Las barras, Se considerarán Los pesos Unitarios que se indican en la tabla:

Tabla 10. Peso de las barras por unidad de longitud.

BARRA N° DIAMETRO NOMINAL

PESO Cm Pulgadas

2 0.64 ¼ 0.25

3 0.95 3/8 0.56

4 1.27 ½ 1.00

5 1.57 5/8 1.55

6 1.91 ¾ 2.24

7 2.22 7/8 3.04

8 2.54 1 3.97

9 2.87 1 1/8 5.06

10 3.23 1 ¼ 6.41

11 3.58 1 3/8 7.91

12 4.30 1 ¾ 11.38

13 5.73 2 ¼ 20.24

Los números de designación, son iguales al número de octavos de pulgada del diámetro nominal de las barras respectivas. c. Equipo: Se requiere equipo idóneo para el corte y doblado de las barras de

refuerzo. Si se autoriza el empleo de soldadura, el Constructor deberá disponer del equipo apropiado para dicha labor.

Se requieren, además, elementos que permitan asegurar correctamente el refuerzo en su posición, así como herramientas menores.

d. Ejecución de los trabajos

Suministro y almacenamiento: Todo envío de acero de refuerzo que llegue al sitio de la obra o al lugar donde vaya a ser doblado, deberá estar identificado con etiquetas en las cuales se indiquen la fábrica, el grado del acero y el lote o colada correspondiente.

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El acero deberá ser almacenado en forma ordenada por encima del nivel del terreno, sobre plataformas, largueros u otros soportes de material adecuado y deberá ser protegido, hasta donde sea posible, contra daños mecánicos y deterioro superficial, incluyendo los efectos de la intemperie y ambientes corrosivos.

Doblamiento: Las barras de refuerzo deberán ser dobladas en frío, de acuerdo con las listas de despiece aprobadas por el Interventor. Los diámetros mínimos de doblamiento, medidos en el interior de la barra, con excepción de flejes y estribos, serán los indicados en el siguiente cuadro.

Tabla 11. Diámetro mínimo de doblamiento.

NUMERO DE BARRA DIAMETRO MINIMO

2 a 8 6 diámetros de barra

9 a 11 8 diámetros de barra

14 a 18 10 diámetros de barra

El diámetro mínimo de doblamiento para flejes u otros elementos similares de amarre, no será menor que cuatro (4) diámetros de la barra, para barras No.5 o menores. Las barras mayores se doblarán de acuerdo con lo que establece el cuadro anterior.

Colocación y amarre: Al ser colocado en la obra y antes de fundir el concreto, todo el acero de refuerzo deberá estar libre de polvo, óxido en escamas, rebabas, pintura, aceite o cualquier otro material extraño que pueda afectar adversamente la adherencia. Todo el mortero seco deberá ser quitado del acero.

Las varillas deberán ser colocadas con exactitud, de acuerdo con las indicaciones de los planos, y deberán ser aseguradas firmemente en las posiciones señaladas, de manera que no sufran desplazamientos durante la colocación y fraguado del concreto. La posición del refuerzo dentro de las formaletas deberá ser mantenida por medio de tirantes, bloques, silletas de metal, espaciadores o cualquier otro soporte aprobado por el Interventor. Los bloques deberán ser de mortero de cemento prefabricado, de calidad, forma y dimensiones aprobadas por el Interventor. Las silletas de metal que entren en contacto con la superficie exterior del concreto, deberán ser galvanizadas. No se permitirá el uso de guijarros, fragmentos de piedra o ladrillos quebrantados, tubería de metal o bloques de madera.

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Las barras se deberán amarrar con alambre en todas las intersecciones, excepto en el caso de espaciamientos menores de treinta centímetros (30 cm), en el cual se amarrarán alternadamente. El alambre usado para el amarre deberá tener un diámetro equivalente de 0.0625 ó 0.00800 pulgadas (1.5875 ó 2.032 mm), o calibre equivalente. No se permitirá la soldadura de las intersecciones de las barras de refuerzo. Las barras deberán quedar colocadas de tal manera, que la distancia libre entre barras paralelas colocadas en una fila, no sea menor que el diámetro nominal de la barra, ni menor de veinticinco milímetros (25 mm), ni menor de una y un tercio (1 1/3) veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso. Cuando se coloquen dos (2) o más filas de barras, las de las filas superiores deberán colocarse directamente encima de las de la fila inferior y la separación libre entre filas no deberá ser menor de veinticinco milímetros (25 mm). Estos requisitos se deberán cumplir también en la separación libre entre un empalme por traslapo y otros empalmes u otras barras. Además, se deberán obtener los recubrimientos mínimos especificados en la Norma NSR-98. Si el refuerzo de malla se suministra en rollos para uso en superficies planas, la malla deberá ser enderezada en láminas planas, antes de su colocación. El Interventor deberá revisar y aprobar el refuerzo de todas las partes de las estructuras, antes de que el Constructor inicie la colocación del concreto.

Traslapos y uniones: Los traslapos de las barras de refuerzo deberán cumplir los requisitos de la NRS-98 y se efectuarán en los sitios mostrados en los planos o donde lo indique el Interventor, debiendo ser localizados de acuerdo con las juntas del concreto.

El Constructor podrá introducir traslapos y uniones adicionales, en sitios diferentes a los mostrados en los planos, siempre y cuando dichas modificaciones sean aprobadas por el Interventor, los traslapos y uniones en barras adyacentes queden alternados según lo exija éste, y el costo del refuerzo adicional requerido sea asumido por el Constructor. En los traslapos, las barras deberán quedar colocadas en contacto entre sí, amarrándose con alambre, de tal manera, que mantengan la alineación y su espaciamiento, dentro de las distancias libres mínimas especificadas, con relación a las demás varillas y a las superficies del concreto. Las láminas de malla o parrillas de varillas se deberán traslapar entre sí suficientemente, para mantener una resistencia uniforme y se deberán

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asegurar en los extremos y bordes. El traslapo de borde deberá ser, como mínimo, igual a un (1) espaciamiento en ancho.

Sustituciones: La sustitución de las diferentes secciones de refuerzo sólo se podrá efectuar con autorización del Interventor. En tal caso, el acero sustituyente deberá tener un área y perímetro equivalentes o mayores que el área y perímetro de diseño.

e. Condiciones para el recibo de los trabajos

Controles: Durante la ejecución de los trabajos, el Interventor adelantará los siguientes controles principales:

Verificar el estado y funcionamiento del equipo empleado por el Constructor.

Solicitar al Constructor copia certificada de los análisis químicos y pruebas físicas realizadas por el fabricante a muestras representativas de cada suministro de barras de acero.

Comprobar que los materiales por utilizar cumplan con los requisitos de calidad exigidos por la presente especificación.

Verificar que el corte, doblado y colocación del refuerzo se efectúe de acuerdo con los planos de esta especificación y sus instrucciones.

Vigilar la regularidad del suministro del acero durante el período de ejecución de los trabajos.

Verificar que cuando se sustituya el refuerzo indicado en los planos, se utilice acero de área y perímetro iguales o superiores a los de diseño.

Efectuar las medidas correspondientes para el pago del acero de refuerzo correctamente suministrado y colocado.

Calidad del producto terminado: Se aceptarán las siguientes tolerancias en la colocación del acero de refuerzo:

Desviación en el espesor de recubrimiento: o Con recubrimiento menor o igual a cinco centímetros (5 cm) 0.5 cm o Con recubrimiento superior a cinco centímetros (5 cm) 1.0 cm

Desviación en los espaciamientos prescritos: Se deberá cumplir lo indicado.

Unidad de medida: La unidad de medida será el kilogramo (kg), aproximado al décimo de kilogramo, de acero de refuerzo para estructuras de concreto, realmente suministrado y colocado en obra, debidamente aceptado por el Interventor.

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La medida no incluye el peso de soportes separados, silletas de alambre o elementos similares utilizados para mantener el refuerzo en su sitio, ni los empalmes adicionales a los indicados en los planos, que sean autorizados por el Interventor para conveniencia del Constructor. Tampoco se medirá el acero específicamente estipulado para pago en otros renglones del contrato. Si se sustituyen barras a solicitud del Constructor y como resultado de ello se usa más acero del que se ha especificado, no se medirá la cantidad adicional. La medida para barras se basará en el peso computado para los tamaños y longitudes de barras utilizadas, usando los pesos unitarios indicados en el cuadro. La medida para malla de alambre será el producto del área en metros cuadrados de la malla efectivamente incorporada y aceptada en la obra, por su peso real en kilogramos por metro cuadrado. No se medirán cantidades en exceso de las indicadas en los planos del proyecto u ordenadas por el Interventor.

4.2.5 Especificación No. 05 Pilotes de Concreto Reforzado a. Descripción: Este trabajo consiste en el hincado de la tubería, colocación del

acero de refuerzo y aplicación del concreto, de acuerdo con esta especificación, los planos del proyecto y las instrucciones del Interventor.

b. Materiales: Los materiales que se utilicen para la fabricación de los pilotes,

deberán cumplir con los requisitos de las siguientes especificaciones:

Concreto

Acero de refuerzo El concreto será clase C, salvo que los documentos del proyecto especifiquen otra clase. Cualquier acelerante que se use para el concreto deberá estar libre de cloruro de calcio u otras materias corrosivas.

c. Equipo: En relación con el equipo requerido para preparar el concreto, se

aplicará lo pertinente de los apartes correspondiente a dicho ítem.

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Las formaletas para la fabricación de los pilotes serán metálicas, con acceso para el vibrado del concreto. Sus láminas deberán ser lo suficientemente robustas para que las caras del pilote queden planas y lisas.

d. Ejecución de los trabajos: Construcción de los pilotes de concreto

Generalidades: La construcción de los pilotes se hará de acuerdo con las partes pertinentes de las correspondientes a: Concreto y Acero de Refuerzo. Los materiales y procedimientos usados en la fabricación de los pilotes deberán ser previamente aprobados por el Interventor y estarán sujetos a su inspección durante la ejecución de los trabajos; deberán permitir la producción de una manera ordenada, que garantice la obtención de un producto de características uniformes, de acuerdo con los diseños y dentro de las especificaciones. El Interventor podrá exigir todos los cambios que considere necesarios para cumplir con estos preceptos.

Construcción de los pilotes: Solamente se autorizará la colocación del concreto, cuando el Interventor haya comprobado la correcta colocación del acero de refuerzo. Si es necesario empalmar varillas en la armadura longitudinal, no podrán coincidir varios traslapos en la misma sección transversal del pilote. El vaciado del concreto para cada pilote deberá ser continuo hasta su terminación. El concreto deberá ser vibrado, con procedimientos adecuados que no produzcan segregación de los agregados ni desplacen el acero de refuerzo o las formaletas.

e. Condiciones para el recibo de los trabajos

Controles: Durante la ejecución de los trabajos, el Interventor adelantará los siguientes controles principales:

Verificar que el Constructor emplee el equipo aprobado y comprobar su estado de funcionamiento.

Supervisar la correcta aplicación de los métodos de trabajo aprobados.

Comprobar que los materiales cumplen los requisitos de calidad exigidos en el presente ítem.

Medir las cantidades de obra ejecutadas satisfactoriamente por el Constructor.

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Condiciones específicas para el recibo y tolerancias: Calidad de los ingredientes de la mezcla y de los productos de curado, en relación con la calidad del cemento, agua, agregados y eventuales aditivos y productos químicos de curado, se aplicarán los criterios expuestos en los apartes de la especificación correspondiente a concreto.

Calidad de la mezcla: Al respecto se aplicaran los criterios en lo referente a:

Dosificación

Consistencia

Resistencia

Refuerzo

No se aceptará ninguna tolerancia en relación con la calidad del acero.

Medida: Pilotes de concreto reforzado. La unidad de medida para los pilotes de concreto reforzado será el metro lineal (m), aproximado al decímetro, de pilote correctamente construido de acuerdo con los planos del proyecto, esta especificación y las instrucciones del Interventor.

f. Forma de pago

Pilotes de concreto reforzado: El pago de los pilotes de concreto reforzado, se hará a los respectivos precios unitarios del contrato y por toda obra aceptada a satisfacción por el Interventor.

Los precios unitarios deberán incluir los costos de todos los materiales y elementos empleados en la fabricación de los pilotes de las dimensiones especificadas, inclusive el acero de refuerzo; los costos de fabricación, eventuales patentes, transporte, almacenamiento, desperdicios y manejo; los equipos y demás accesorios y, en general todo costo relacionado con la correcta ejecución de los trabajos especificados.

4.2.6 Especificación No. 06 Relleno con material Seleccionado a. Descripción b. Generalidades: Este trabajo consiste en el relleno a realizar en cualquier sitio

que se requiera, el humedecimiento o secamiento, la conformación de materiales apropiados de acuerdo con la presente especificación, los planos y secciones transversales del proyecto y las instrucciones del Interventor. También se incluyen los rellenos compactados, con material seleccionado de la excavación.

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c. Materiales: Todos los materiales que se empleen en rellenos deberán provenir de la selección del material de las excavaciones y/o sitios aledaños; deberán estar libres de sustancias deletéreas, de materia orgánica, raíces y otros elementos perjudiciales. Su empleo deberá ser autorizado por el Interventor, quien de ninguna manera permitirá la construcción de terraplenes con materiales de características expansivas.

d. Equipo: El equipo empleado para la construcción de terraplenes deberá ser

compatible con los procedimientos de ejecución adoptados y requiere aprobación previa del Interventor, teniendo en cuenta que su capacidad y eficiencia se ajusten al programa de ejecución de los trabajos y al cumplimiento de las exigencias de la presente especificación.

e. Ejecución de los trabajos

Generalidades: Los trabajos de relleno con material seleccionado de la excavación se deberán efectuar según procedimientos puestos a consideración del Interventor y aprobados por éste. Su avance físico deberá ajustarse al programa de trabajo.

Preparación del terreno: Antes de iniciar la construcción de relleno con material de la excavación, deben estar completamente realizadas las actividades de suministro y colocación del bagazo de caña, los geodrenes, geotextiles, las tuberías de conducción, etc.

En las zonas de ensanche de terraplenes existentes o en la construcción de éstos sobre terreno inclinado, previamente preparado, el talud existente o el terreno natural deberán cortarse en forma escalonada, de acuerdo con los planos o las instrucciones del Interventor, para asegurar la estabilidad del terraplén nuevo. Si el terraplén hubiere de construirse sobre turba o suelos blandos, se deberá asegurar la eliminación total o parcial de estos materiales, su tratamiento previo y consolidación o la utilización de cualquier otro medio propuesto por el Constructor y autorizado por el Interventor, que permita mejorar la calidad del soporte, hasta que éste ofrezca la suficiente estabilidad para resistir esfuerzos debidos al peso del terraplén terminado. El Interventor sólo autorizará la colocación de materiales de terraplén cuando el terreno base esté adecuadamente preparado, según se indica anteriormente. El material del terraplén se colocará en capas de espesor uniforme, el cual será lo suficientemente reducido para que, con los equipos disponibles, se

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obtenga el grado de compactación exigido. Los materiales de cada capa serán de características uniformes.

Será responsabilidad del Constructor asegurar un contenido de humedad que garantice el grado de compactación exigido en todas las capas del cuerpo del terraplén. En los casos especiales en que la humedad del material sea considerablemente mayor que la adecuada para obtener la compactación prevista, el Constructor propondrá y ejecutará los procedimientos más convenientes para ello, previa autorización del Interventor, cuando el exceso de humedad no pueda ser eliminado por el sistema de aireación. Obtenida la humedad más conveniente, se procederá a la compactación mecánica de la capa.

Acabado: Al terminar cada jornada, la superficie del terraplén deberá estar compactada y bien nivelada, con declive suficiente que permita el escurrimiento de aguas lluvias sin peligro de erosión.

f. Condiciones para el recibo de los trabajos

Controles: Durante la ejecución de los trabajos, el Interventor adelantará los siguientes controles principales:

Verificar el estado y funcionamiento de todo el equipo utilizado por el Constructor.

Supervisar la correcta aplicación de los métodos de trabajo aceptados.

Vigilar el cumplimiento de los programas de trabajo.

Comprobar que los materiales por emplear cumplan los requisitos de calidad.

Verificar la compactación de todas las capas del terraplén.

Realizar medidas para determinar espesores y levantar perfiles y comprobar la uniformidad de la superficie.

Calidad del producto terminado: Cada capa terminada de terraplén deberá presentar una superficie uniforme.

La distancia entre el eje del proyecto y el borde del terraplén no será menor que la distancia señalada en los planos o modificada por el Interventor. No se tolerará en las obras concluidas, ninguna irregularidad que impida el normal escurrimiento de las aguas.

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Medida: La unidad de medida para los volúmenes de relleno con material seleccionado será el metro cúbico (m3), aproximado al metro cúbico completo, de material, aceptado por el Interventor, en su posición final.

Todos los terraplenes serán medidos por los volúmenes determinados con base en las áreas de las secciones transversales del proyecto localizado, verificadas por el Interventor antes y después de ser ejecutados los trabajos de terraplenes. No habrá medida ni pago para los terraplenes por fuera de las líneas del proyecto o de las establecidas por el Interventor, efectuados por el Constructor, ya sea por negligencia o por conveniencia, para la operación de sus equipos. No se medirán los terraplenes que haga el Constructor en sus caminos de construcción y obras auxiliares que no formen parte de las obras del proyecto.

g. Forma de pago: El trabajo de relleno con material seleccionado se pagará al

precio unitario del contrato, por toda obra ejecutada satisfactoriamente de acuerdo con la presente especificación y aceptada por el Interventor.

El precio unitario deberá cubrir los costos de escarificación, nivelación, conformación, compactación y demás trabajos preparatorios de las áreas en donde se haya de construir un relleno compactado con material seleccionado de la excavación; deberá cubrir, además, la colocación, conformación, humedecimiento o secamiento y compactación de los materiales utilizados en la construcción de rellenos; y, en general, todo costo relacionado con la correcta construcción de los rellenos, de acuerdo con esta especificación, los planos y las instrucciones del Interventor. Los materiales para los rellenos con material seleccionado en general se deben utilizar los materiales de las excavaciones previa autorización de la Interventoría.

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CONCLUSIONES

Los procesos de geometeorización del talud, la fuerte y constante lluvia que saturo el material, y la socavación del pié de los taludes al ascender los niveles de agua de la quebrada, son las causas de la inestabilidad, pues puede advertirse que en los sitios donde la relación altura/pendiente era baja sucedieron los deslizamientos. La ocurrencia de deslizamientos en dos sitios diferentes de la misma formación y en la misma zona, demuestra que la causa y el detonante fue generalizado y no puntual, por lo que puede seguir presentándose hacia el futuro en los sitios donde los taludes sigan aumentando su inclinación.

De acuerdo al diagnóstico presentado, se hace necesaria la construcción de obras correctivas y/o de mitigación que permitan ejercer un control adecuado sobre los problemas de inestabilidad que se observan en el talud. Teniendo en cuenta que el estrato deslizante se encuentra en la parte superior del talud, podría pensarse en un muro que se apoyara en el conglomerado. Sin embargo, se requiere la construcción de elementos profundos de protección contra la socavación.

La falla que se presenta en el talud concuerda con un deslizamiento traslacional por la corona del talud, correspondiente a un estrato arcilloso, además el conglomerado que se encuentra en la parte inferior del talud, actualmente no presenta problemas de inestabilidad pero se espera una profundidad de socavación máxima de hasta 1.5 metros por debajo del nivel del fondo de la quebrada, sin embargo debido a las características granulares de los conglomerados son susceptibles a procesos erosivos, por tal motivo es necesario la construcción de un muro en concreto reforzado cimentado sobre una red de micropilotes de 0.30 metros de diámetro y 5.0 metros de longitud.

Ventajas de los Micropilotes Algunas de las ventajas de los micropilotes son las siguientes (Abramson y otros 2002):

No requieren grandes excavaciones de suelos.

Pueden utilizarse en suelos duros, en suelos blandos y en materiales con bloques de roca.

No impiden el movimiento de las corrientes de agua.

Pueden diseñarse para contrarrestar cualquier sistema de fuerzas internas.

Son relativamente fáciles de construir.

Tienen una gran cantidad de aplicaciones: estabilización, retención, mejora del suelo, cimentación y submuración.

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La quebrada Mensulí presenta avenidas muy fuertes y se requiere que durante la construcción se pueda garantizar la continuidad de los trabajos, poniendo en práctica las normas de seguridad industrial.

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RECOMENDACIONES De acuerdo con lo expuesto en los capítulos anteriores es importante tener en cuenta las siguientes recomendaciones: Todos los resultados mostrados en esta investigación son el producto de un exhaustivo análisis y procesamiento de la información capturada durante las diferentes visitas de seguimiento realizadas en terreno al sitio en cuestión, si se llegara a hacer alguna modificación se deberá tener en cuenta lo anteriormente expuesto y hacer seguimiento pre y post del diseño. Se recomienda la construcción de un muro en concreto armado apoyado sobre micropilotes. Los micropilotes se requieren por las siguientes razones:

Se espera una profundidad de socavación importante y los muros que se construyan deben estar cimentados a una profundidad tal que al ocurrir la socavación no se presente colapso de la estructura del muro.

La quebrada Mensulí presenta avenidas muy fuertes y se requiere que durante la construcción se pueda garantizar la continuidad de los trabajos. Los micropilotes se pueden plantear en tal forma que se fundan el mismo día que se perfore y en esa forma permitir el avance de los trabajos independientemente de las avenidas de la quebrada.

Se recomienda construir un muro en concreto reforzado cimentado sobre una red de micropilotes de 0.30 metros de diámetros y 5.0 metros de longitud.

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ANEXOS

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Anexo A. Asentamiento Vs. Carga

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Anexo B. Planos detalle de muro de contención y micropilotes