Análisis de potencial de deslizamiento de laderas de la colonia Rosario Ibarra Norte de la ciudad de Chilpancingo Gro.

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1 Tlamati Sabiduría, Volumen 7 Número Especial 2 (2016) 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 21 y 23 de septiembre 2016 Memorias Análisis de potencial de deslizamiento de laderas de la colonia Rosario Ibarra Norte de la ciudad de Chilpancingo Gro. Ricardo Flores Martínez Unidad Académica de Ingeniería de la UAGro Programa de Verano UAGro chivas_ricardo03@hotmail.com Ciencias de la ingeniería Dr. Roberto Arroyo Matus Docente-investigador de identificación estructural, Evaluación sísmica y microzonificación, riesgos y geotecnología arroyomatus@hotmail.com Resumen Este trabajo se inicia con el propósito de conocer el potencial de riesgo de deslizamiento de las laderas de la colonia Rosario Ibarra Norte de la ciudad de Chilpancingo Gro. Para lograrlo se utiliza el método del Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED) una metodología de naturaleza cualitativa y empírica para juzgar la susceptibilidad al deslizamiento, y con ello la amenaza de deslizamiento en una ladera. Se califica así el grado de influencia relativa que los factores citados tienen en la ocurrencia de un deslizamiento, consta de factores geotécnicos, geomorfológicos, ambientales y geológicos, los cuales dan una aproximación al grado de riesgo al que está expuesta una ladera. Para la obtención del Factor de Seguridad (F.S) del suelo en taludes se analizó el suelo con el software Maccaferri para obtener una mayor precisión. Por el método del CENAPRED, a la ladera más crítica se le dio una estimación de amenaza baja a deslizamiento y con la ayuda del software Maccaferri se realizaron dos análisis diferentes, primero se analizó sin carga obteniendo un F.S = 1.503, después se analizó con una carga puntual de 240 toneladas aproximadamente simulando el efecto de una casa habitación en la cima del talud, obteniendo prácticamente el mismo resultado, es decir, el efecto de la carga de la casa no afecta directamente la estabilidad de la ladera, por tanto no representa ningún peligro. Palabras clave: Estabilidad, Talud, Análisis, riesgo y CENAPRED

2 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 Introducción Chilpancingo Gro. El centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED) recomendó desalojar seis fraccionamientos de esta capital, ante el riesgo de un deslizamiento de tierras a consecuencia de las lluvias que provoco Manuel. Entre esos fraccionamientos se encuentra la colonia Rosario Ibarra norte, Juan Carlos Vélez presidente de la colonia Rosario Ibarra asegura que no se oponen a ser reubicados, pero antes piden estudios técnicos más profundos que les garanticen que sus viviendas están edificadas en zonas de alto riesgo. Los estragos del ciclón Manuel provocaron fracturas en casas, grietas en los cerros y el desbordamiento del cauce del rio Huacapa que atraviesa la ciudad cuya fuerza se llevó los cimientos y algunas casas construidas. En esta situación se encuentran unas 400 personas, de acuerdo con las cifras de Protección Civil Municipal, que siguen viviendo en el albergue de la Unidad Deportiva CREA, el único en funcionamiento en espera de que sean reubicados. La administración del gobernador de Guerrero Ángel Aguirre Rivero comprometió, el 21 de noviembre pasado, 60 millones de pesos para adquirir un predio donde serán reubicadas más de mil familias de Chilpancingo, pero hasta al momento se desconoce su ubicación y el número de personas que serán beneficiadas (Cervantes, 2013). Una grieta de más de un kilómetro de largo daño los cimientos de seis viviendas y agrieto 40 más en la colonia Rosario Ibarra de Chilpancingo, los moradores ya se refugiaron con vecinos y piden el envío de especialistas para investigar lo que ocurre. Carlos Vélez Tavira presidente del comité de desarrollo de la colonia, señalo que poco a poco una grieta ha crecido en tal proporción que ya socavó la estructura de varias casas. Explico que la franja muestra un asentamiento de 17 centímetros y un deslizamiento de 8, hay por lo menos seis viviendas completamente fracturadas y 40 muestran grietas en sus paredes, las que van adquiriendo dimensiones cada vez mayores. Desde el 16 de septiembre las grietas aparecieron en los pisos y paredes de algunos vecinos del citado asentamiento humanos en donde viven más de 250 familias. La colonia ya fue visitada por geólogos del ayuntamiento, estudiantes de la escuela de Ciencias de la Tierra de la Universidad Autónoma de Guerrero (UAG) y especialistas independientes. De las primeras versiones que tienen sobre la grieta es que podrían tener como origen el exceso de agua que escurrió a consecuencia de las lluvias del 14, 15 y 16 de septiembre. Los colonos viven con el temor por lo que le piden al gobernador de Guerrero, Ángel Aguirre Rivero, y al presidente Enrique Peña Nieto que ordenen que se realicen estudios técnicos con mayor certeza, porque esto es algo crítico y si tenemos que reubicarnos, no nos vamos a negar, pero antes necesitamos que se garantice el terreno donde nos van a reubicar (Esteban, 2013). Materiales y Métodos El material utilizado para el levantamiento topográfico, consta de una estación total con GPS, sus derivados para la localización de puntos básicos y un triplie para el apoyo de la estación total.

3 Tlamati Sabiduría Volumen 7 Número Especial 2 (2016) Otros materiales que se utilizaron son los que se encuentran en los laboratorios de suelos para las pruebas de las muestras obtenidas. El método utilizado fue el del Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED), consiste en apoyar al Sistema Nacional de Protección Civil (SINAPROC) en los requerimientos técnicos que su operación demanda. La metodología aplicada para la determinación de amenazas por laderas en el presente estudio, es la que se presenta en la Guía Básica para la Elaboración de Atlas Estatales y Municipales de Peligros y Riesgos, versión 2004, editada por el CENAPRED. Se trata de una metodología de naturaleza cualitativa y empírica para juzgar la susceptibilidad al deslizamiento, y con ello la amenaza de deslizamiento en una ladera. Se califica así el grado de influencia relativa que los factores citados tienen en la ocurrencia de un deslizamiento, consta de factores geotécnicos, geomorfológicos, ambientales y geológicos, los cuales dan una aproximación al grado de riesgo al que está expuesta una ladera. Después de calificar los diferentes factores mencionados, se realiza la sumatoria, a fin de estimar el grado de amenaza que pudiese adjudicársele a una ladera, las cuales son: amenaza muy baja, amenaza baja, amenaza moderada, amenaza alta y amenaza muy alta. (Centro Nacional de Prevencion de Desastres, 2016). Los resultados de la metodología utilizada por CENAPRED para el cálculo de riesgo en la que se encuentra la ladera, es apoyada por el programa Maccaferri con datos obtenidos del suelo de la ladera. Descripción física del sitio La colonia Rosario Ibarra Norte se localiza en el municipio de Chilpancingo de los Bravos. Su clima es subhúmedo semicálido, cálido y templado, con una temperatura media anual que fluctúa de 15 C a 24 C. Su código postal es y su clave lada es 747. La colonia Rosario Ibarra es una de las colonias en las que se decidió hacer un estudio ya que existen barrancas las cuales se considera necesario revisar su estabilidad, ya que sobre ellas se realizan construcciones o ya existen familias viviendo, por lo que es de importancia, y responsabilidad el tener una evaluación del riesgo en el cual están o estarían expuestos. En la zona Norte de la colonia se encuentran las laderas más pronunciadas, debido a que se encuentra una barranca que marca el límite de la y se considera de vital importancia evaluar su estabilidad (Véase en la figura 1). Al hacer una visita de reconocimiento se designó la zona considerada con mayor peligrosidad y se procedió a ubicar con mayor precisión las barrancas o laderas con que se les pudiera considerar peligrosas para ser habitables. Tomando una responsabilidad que corresponde a hacer el levantamiento topográfico y recolección de información, así como el llenado de formatos para la evolución. (De acuerdo a la figura 2), se pueden observar la ubicación de 5 taludes, de los cuales se analiza solo 1, la que se considera más peligrosa por su inclinación que es el talud 2, ya que es un factor importante a considerar en el deslizamiento. El tipo de suelo que se encuentra en la colonia está formada principalmente por conglomerados y arcillas.

4 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 Figura 1. Vista en planta de la Col. Rosario Ibarra Norte en Chilpancingo Gro. Talud 5 Talud 4 Talud 3 Talud 2 Talud 1 Figura 2. Vista de los taludes con pendientes más pronunciadas. (De acuerdo a la figura 3) El talud 2 se considera una ladera de mayor riesgo en la zona de la colonia Rosario Ibarra. El estrato de suelo que predomina en este talud, se trata de un suelo de color café, de consistencia dura, con partículas de forma angulosa (Véase en la figura 4). En esta ladera no hay cortes debido a que se encuentra en una pendiente muy pronunciada y por ello solo hay mucha vegetación, los cortes están al pie del talud por las viviendas que hay y esos cortes con el paso del tiempo hace que valla erosionando al suelo, que con una combinación con la humedad es muy peligroso ya que puede ocasionar deslizamientos. (De acuerdo a la figura 5) La casa habitación que se encuentra por encima del talud 2 es de 2 niveles, a base de mampostería y por el tipo de suelo que se tiene puede ser un factor importante en el análisis de su estabilidad.

5 Tlamati Sabiduría Volumen 7 Número Especial 2 (2016) Figura 3. Vista de dos perfiles de la vivienda construida al pie de la ladera del talud 2. Figura 4. Estrato del talud 2 y la vegetación que se tiene. Por ahora la intensa vegetación que se tiene en esa ladera ayuda a que el suelo se mantenga un poco más estable, pero la erosión que se está realizando por cortes al pie de talud con el paso del tiempo cambiara la situación y junto con algunos fenómenos naturales pueden ocasionar serios problemas de estabilidad a la ladera. Vivienda y población La cantidad total de viviendas que hay en la colonia Rosario Ibarra Norte es de 487, con 423 viviendas habitadas y con una cantidad total de habitantes de 2009 personas (SCINCE, 2016). Levantamiento topográfico Con la finalidad de tener datos de pendientes y distancias de mayor precisión se procede a hacer un levantamiento topográfico con la colaboración de un ingeniero topógrafo, utilizando la estación total (Véase en la figura 6).

6 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 Figura 5. Casa habitación que se encuentra encima del talud 2 y la intensa vegetación que se tiene en esa ladera. Figura 6. Levantamiento topográfico de la ladera. Se realizó la colocación de puntos estratégicos para la ubicación de las curvas de nivel del terreno, uno de los cuales se colocó al pie del talud y otra en la parte superior de la ladera (Véase en la figura 7). Una vez localizados los puntos necesarios se procedió a ubicar los puntos en Autocad, con él se pudieron realizar los cálculos correspondientes de longitud de la ladera y pendiente de la misma. Con los datos obtenidos se localizaron las curvas de nivel de la zona cercana a la barranca principalmente del talud 2 (Véase en la figura 8).

7 Tlamati Sabiduría Volumen 7 Número Especial 2 (2016) Figura 7. Ubicación de punto de apoyo al pie de talud. Figura 8. Curvas de nivel de la zona de laderas en la colonia Rosario Ibarra Norte. Clasificación del suelo La clasificación del suelo se hizo con base a pruebas de laboratorio, para las que se tomaron muestras alteradas del suelo del talud 2 (Véase en la figura 9 y 10). Con las pruebas que se hicieron se obtuvieron los siguientes resultados: El talud está compuesto en su estratigrafía principalmente por una grava mal graduada con arcilla de baja plasticidad, de consistencia dura, de color café, con contenido de gravas irregulares (Juarez Badillo & Rico Rodriguez, 2005). De acuerdo a la clasificación del suelo se encontró en tablas del libro de ingeniería de cimentaciones que contiene una cohesión de 0.1 t/m2, un ángulo de fricción de 45ª y un valor de Ru = 0.25 (Peck, 2012).

8 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 Figura 9. Realización de pruebas de laboratorio para la clasificación del suelo. Figura 10. Muestra representativa del suelo y la prueba de límites con la copa de Casagrande. Descripción del método utilizado para calcular el riesgo potencial de deslizamiento de laderas por el método del CENAPRED La responsabilidad principal del Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED) consiste en apoyar al Sistema Nacional de Protección Civil (SINAPROC) en los requerimientos técnicos que su operación demanda. La metodología aplicada para la determinación de amenazas por laderas en el presente estudio, es la que se presenta en la Guía Básica para la Elaboración de Atlas Estatales y Municipales de Peligros y Riesgos, versión 2004, editada por el CENAPRED. Se trata de una metodología de naturaleza cualitativa y empírica para juzgar la susceptibilidad al deslizamiento, y con ello la amenaza de deslizamiento en una ladera. Se califica así el grado de influencia relativa que los factores citados tienen en la ocurrencia de un deslizamiento, consta de factores geotécnicos, geomorfológicos, ambientales y geológicos, los cuales dan una aproximación al grado de riesgo al que está expuesta una ladera (Véase las tablas 1,2 y 3). Después de calificar los diferentes factores mencionados, se realiza la sumatoria, a fin de estimar el grado de amenaza que pudiese adjudicársele a una ladera (Véase la tabla 4), las cuales son: amenaza muy baja, amenaza baja, amenaza moderada, amenaza alta y amenaza muy alta (Centro Nacional de Prevencion de Desastres, 2016).

9 Tlamati Sabiduría Volumen 7 Número Especial 2 (2016) Determinación de potencial de riesgo de deslizamiento del sitio por medio del método del CENAPRED Para la determinación de potencial de riesgo de deslizamiento se utilizó el método del CENAPRED, En el cual se llenaron formatos que dependieron de factores geotécnicos, geomorfológicos, ambientales y geológicos principalmente. La evaluación que se hizo en los formatos acerca de los factores anteriores, se realizó por medio de una entrevista que se tuvo con algunos habitantes que habitan cerca de la barranca donde se encuentran los taludes más inestables de la colonia. Evaluación de amenaza de riesgo para el talud 2 Formato para la estimación de la amenaza de deslizamiento de laderas DATOS Y LOCALIZACION DE LA BARRANCA Lugar: Chilpancingo Gro Fecha: 25 ABRIL DEL Nombre de la barranca: S/N Riesgo: Amenaza baja Punto muestreado: Pie de talud o barranca Entre calles: Juan Vega y Gabriel García Márquez Colonia (s): Rosario Ibarra Norte Coordenadas Latitud norte Latitud este Altura _ m _ _m Responsable: _Ricardo Flores Martínez DESCRIPCCION LITOLÓGICA: Es un suelo conglomerado color café, de consistencia dura, contiene partículas de forma angulosa y el talud contiene una intensa vegetación. OBSERVACIONES: Hay viviendas al pie de talud y cortes de aproximadamente 5 m. Fuente: (Morales Garcìa, 2014)

10 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 Tabla 1. Factores topográficos e históricos Factor Intervalos o categorías Atributo relativo Observaciones Calificación Inclinación de Más de los taludes 35 0 a Estimar el valor medio a úsese clisímetro a Menos de Altura Menos de 50 m Desnivel entre la corona y el valle o fondo de la cañada. 50 a 100 m Úsese nivelaciones, planos o a 200 m cartas topográficas. Niveles Más de 200 m dudosos con GPS. Antecedentes de No se sabe Reseñas verosímiles deslizamiento en Algunos de los hogareños el sitio, área o someros 0.4 región Si, incluso con fechas FACTOR Tipos rocas suelos de o INTERVALOS O CATEGORIAS Suelos granulares medianamente compactos a sueltos. Suelos que se reblandecen con la absorción del agua. Formaciones poco consolidadas. Rocas metamórficas (lutitas, pizarras y esquistos) de poco a muy intemperizadas. Suelos arcillosos consistentes o areno limosos compactos. Rocas sedimentarias (areniscas, conglomerados, etc.) y tobas competentes. Fuente: (Morales Garcìa, 2014) Tabla 2. Factores geotécnicos ATRIBUTO RELATIVO 1.5 a a a a Rocas igneas sanas (granito, basalto, riolita,etc.) 0.4 a Menos de 5 m Espesor de 5 a 10 m 2 2 la capa de suelo 10 a 15 m a 20 m Fuente: (Morales Garcìa, 2014) OBSERVACIONES Vulnerables a la erosión, suelos de consistenci blanda. Multiplicar por 1.3 si est agrietado. Multiplicar por 1.2 o 1.5 según el grado d meteorización. Multiplicar por 2 a 4 segú el grado de meteorización Revise cortes y cañadas. O bien recúrrase a l exploración manual. CALIFICACIÓN

11 Tlamati Sabiduría Volumen 7 Número Especial 2 (2016) Evidencias geomorfológicas de huecos en laderas contiguas Vegetación y uso de la tierra. Tabla 3.- Factores morfológicos y ambientales Inexistentes Volúmenes Formas de conchas o de embudo. (Flujos) moderados Grandes volúmenes moderados Zona urbanas 2 1 Considérese no solo la Cultivos anuales ladera, sino también la Vegetación plataforma en la cima. intensa Vegetación moderada Régimen del agua de la ladera. Área deforestada Nivel freático Evitar posibles superficial emanaciones de agua Nivel freático del talud 0.0 inexistente Zanjas o depresiones donde se acumule agua en la ladera o la plataforma Sumatoria 6.9 Fuente: (Morales Garcìa, 2014) Tabla 1. Estimación de grado de amenaza de deslizamiento Grado Descripcion Suma de calificaciones 5 Amenaza muy alta Mas de 10 4 Amanaza alta 8.5 a 10 3 Amenaza moderada 7 a Amenaza baja 5 a 7 1 Amenaza muy baja Menos de 5 Fuente: (Morales Garcìa, 2014) Observaciones: De acuerdo a la sumatoria de calificaciones de los diferentes factores, el grado de amenaza que se le adjudica a la ladera del talud 2 de la colonia Rosario Ibarra Norte es: Amenaza baja (Morales Garcìa, 2014). Análisis y modelado de la ladera Se realizaron estudios del suelo y se modeló el talud en el programa Mac Stars para calcular el factor de seguridad (F.S) por el método circular, si el factor es menor a 1.5, el talud se puede considerar de riesgo, si el factor es igual a 1 o menor significa que el talud es de alto riesgo y si es mayor a 1.5 se considera estable. Para poder analizar el talud de la ladera se utilizaron principalmente las siguientes propiedades del suelo: cohesión, Angulo de fricción, Ru y su peso saturado (Véase en la figura 11).

12 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 Figura 11. Ventana del software Maccaferri con las propiedades básicas del suelo. Otro de los datos importantes son las coordenadas con las que se trabajaron para ubicar el talud y poder configurarlo (Véase en la figura 12). Figura 12. Coordenadas utilizadas para configurar la geometría del talud

13 Tlamati Sabiduría Volumen 7 Número Especial 2 (2016) En la parte superior de la ladera se encuentra una casa habitación de 2 niveles de aproximadamente 250 toneladas de peso, el cual puede ser un factor importante en la estabilidad del talud por lo tanto se le agrego al análisis (Véase en la figura 13). Figura 13. Carga de la casa-habitación representada como puntual de 250 toneladas. Para el cálculo del F.S del talud, se consideró que se tuvo una falla de tipo circular como ocurre normalmente en los deslizamientos de laderas y se usaron coordenadas muy amplias para no delimitar la falla que se produzca (Véase en la figura 14). Figura 14. Tipo de falla considerada. De acuerdo a los datos obtenidos del suelo para el análisis del talud 2, se obtuvo como resultado un factor de seguridad F.S= sin considerar la carga de una casa habitación (Véase en la figura 15).

14 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 Los datos que se ocuparon para el análisis de este talud fueron: Cohesión=0.1 t/m2, ángulo de fricción= 45, peso del suelo saturado= 1.86 t/m3. La consistencia del suelo en su estado natural es de apariencia dura por lo tanto su módulo elástico es de t/m2. Figura 15. Zona de falla del talud 2, sin considerar el peso de una casa habitación obteniendo un F.S= Resultado El F.S que resultó del análisis del talud considerando la carga de la casa habitación como una carga puntual de 250 toneladas aproximadamente. Se llegó al siguiente resultado con un F.S=1.508 (Véase en la figura 16). Se realizó el análisis del talud 2 sin la carga de la casa habitación y se hizo otro análisis con la carga de la casa habitación para comparar principalmente los resultados y con los resultados obtenidos verificamos que el efecto de la carga de la casa habitación por el tipo de suelo que hay en esa zona no le afecta al talud. Por tanto con la carga y sin la carga de la casa habitación el talud se considera que tiene una estabilidad por que el F.S resultante es mayor al 1.5.

15 Tlamati Sabiduría Volumen 7 Número Especial 2 (2016) Conclusión Figura 16. Zona de falla del talud 2, considerando el peso de una casa habitación como carga puntual de 250 toneladas, obteniendo un F.S= De los F.S calculados de los taludes analizados con carga y sin carga con el programa Maccaferri, en el caso del talud 2 se obtuvieron un F.S= metiendo al programa solo las propiedades del suelo, después se le anexaron las mismas propiedades pero también la carga de la casa habitación, dando como resultado un F.S= Por tanto este talud se considera estable por que el factor de seguridad (F.S) es mayor a 1.5, como no hubo una gran variación de resultados antes y después de la colocación de la carga quiere decir que al menos en la distancia que se encuentra la carga no afecta en lo mínimo a la estabilidad del talud. En comparación de los resultados obtenidos mediante la evaluación por el método del CENAPRED, el suelo del talud 2 se le dio una estimación de amenaza baja a deslizamiento. Complementando esta información con los resultados obtenidos por el programa Maccaferri se llega a concluir que en ambas evaluaciones los taludes llegan al mismo resultado. Agradecimientos Le agradezco principalmente a Dios por el logro que he tenido, a mis padres que me han apoyado en todo, al Dr. Roberto Arroyo Matus por haberme dado la oportunidad de integrarme a la investigación redactada anteriormente, a todos mis amigos y compañeros que me han apoyado incondicionalmente.

16 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 Referencias Centro Nacional de Prevencion de Desastres. (4 de Julio de 2016). Obtenido de Centro Nacional de Prevencion de Desastres: Centro Nacional de Prevencion de Desastres. (4 de Julio de 2016). Obtenido de Centro Nacional de Prevencion de Desastres: Cervantes, J. (1 de Octubre de 2013). El Universal. Chilpancingo, Guerrero, Mexico. Esteban, R. A. (26 de Septiembre de 2013). Milenio diario. Mexico, Mèxico, Mèxico. Juarez Badillo, E., & Rico Rodriguez, A. (2005). Mecanica de suelos. En E. Juarez Badillo, & A. Rico Rodriguez, Mecanica de suelos (págs ). Mèxico: Limusa. Maria, M. G. (2014). Estudio de Vulnerabilidad en Unidades habitacionales de Chilpancingo Gro. Chilpancingo Gro. Peck, H. T. (2012). Ingenieria de Cimentaciones. En H. T. Peck, Ingenieria de Cimentaciones (págs ). Mexìco: Limusa. SCINCE. (4 de Julio de 2016). Instituto Nacional de Estadistica y Geografia de Mexico. Obtenido de Sistema para la consulta de informacion censal 2010: