COMPORTAMIENTO DE EDIFICACIONES SOBRE TALUDES. Universidad Industrial de santander Bucaramanga - Colombia

Transcripción

1 COMPORTAMIENTO DE EDIFICACIONES SOBRE TALUDES Jaime Suárez Díaz D Universidad Industrial de santander Bucaramanga - Colombia

2 Aspectos a tener en cuenta en las edificaciones sobre taludes 1. Efectos negativos de la edificación n sobre el talud 2. Capacidad de soporte de los suelos 3. Esfuerzos de tensión n y agrietamientos en la corona 4. Variación n del módulo m de deformación n cerca al talud 5. Deterioro del talud con el tiempo 6. Estabilidad general (Deslizamientos) 7. Suelos especiales ( Suelos dispersivos y suelos sensitivos) Ejemplo : Las arcillas sensitivas de Barranquilla

3 Qué es un talud desde la perspectiva de la cimentación En un terreno plano hay equilibrio de esfuerzos horizontales y en talud hay desequilibrio

4 Tema 1 : Efecto de la edificación n sobre el talud Las edificaciones generan esfuerzos sobre el talud los cuales pueden afectar su estabilidad

5 COMPORTAMIENTO Los taludes son El efecto de esas cargas depende de las características y magnitudes de las cargas y de las características del talud

6 Solución n utilizada = Pilotes Los pilotes pueden inducir la falla del talud por transmisión n de esfuerzos de fricción

7 Una solución n son los anillos de aislamiento de fricción Consiste en un relleno de bentonita alrededor del pilote. Estos anillos aumentan la deflección y los esfuerzos de flexión de los pilotes. Ref. C. W. W. Ng, L. M. Zhang, W. H. Tang, and C. K. Choy

8 Esto equivale a que estos pilotes estrán sometidos a cargas de flexión n por falta de confinamiento en la zona del anillo de bentonita.

9 Tema 2 : Capacidad de soporte de cimientos sobre taludes Bq Zapata sobre un talud H β D β b B q D Zapata cerca a un talud H La capacidad de soporte de los cimientos sobre taludes es inferior a la calculada para terreno plano

10 Solución n : Calcular la capacidad de soporte teniendo en cuenta al talud Existen procedimientos para calcular la capacidad de soporte para el caso de taludes 9 8 Talud Factor de estabilidad Caso II b B D Ncq o 0 o 30 o 30 o 0 o 0 o 30 o 60 o 30 o 60 o 60 o 60 o 90 o 90 o 90 o 90 o N q o Talud 0 o 0 o 20 o 20 o 30 o 30 o 40 o 0 o 40 o Angulo de fricciòn 40 o 40 o 30 o 30 o DISTANCIA DE LA FUNDACION DESDE EL BORDE DEL TALUD b/b (for Ns =0) or b/h (for Ns > 0) Por ejemplo para los limos rojos de Bucaramanga sobre un talud a 30 grados la capacidad de soporte disminuye de Aprox. 40 a Aprox. 18 Ton / m2

11 Tema 3 : Tendencia a generar esfuerzos de tensión En la parte superior de los taludes se pueden generar esfuerzos de tensión n en el suelo. Estos esfuerzos pueden transmitirse a la estructura

12 Las grietas de tensión n son comunes en suelos cohesivos o en rocas La profundidad de las grietas de tensión n puede determinarse de acuerdo a la siguiente expresión: z c c = tan 2 2 γ (45 Donde: zc = Profundidad de la grieta de tensión φ )

13 Esas grietas pueden reflejarse en el piso, en la mampostería a y en ocasiones en la estructura. Aunque generalmente las grietas o fisuras de tensión n no representan un riesgo de estabilidad, si representan un problema para el constructor y para el propietario o usuario.

14 No es suficiente con decirle a ese usuario que las grietas son normales y que no hay riesgo de gran magnitud. Estas grietas son perfectamente normales y no representan riesgo alguno Estas grietas se pueden controlar de antemano utilizando vigas de amarre más m s rígidas r o reforzando los muros de mampostería

15 Y en algunos casos estas grietas pueden terminar en un problema de estabilidad. Para manejar estos problemas se pueden requerir muros u obras de estabilización n del talud

16 Ejemplo : Excavación n junto a una estructura

17 Tema 4: 4 Deformabilidad de los materiales en la corona de un talud La deformabilidad elástica es mayor a medida que el cimiento se acerca al borde del talud. Se puede generar sobre el cimiento un efecto de voladizo

18 Este efecto es más m s notorio en suelos duros o en rocas frágiles Monumento a la Santandereanidad Cañon del Rio Chicamocha

19 Zona con menor módulom Solución n : Se puede requerir utilizar módulos m de reacción n diferentes para los sectores cercanos al talud

20 Tema 5 : El talud cambia con el tiempo Los taludes pueden sufrir deterioro durante la vida útil de la obra

21 Con el tiempo van ocurriendo fenómenos de erosión n o de deterioro general o local Y esos fenómenos pueden reflejarse en la estructura con el tiempo sobre la estructura Solución n : Pueden requerirse obras de control de erosión n o de protección n del talud

22 Tema 6 : Deslizamientos Solución n : Es posible que no sea viable la estabilización del talud o que se requieran análisis y obras especiales para garantizar la estabilidad de las edificaciones

23 Tema 7: Suelos especiales en taludes Suelos dispersivos Suelos sensitivos y colapsibles Ejemplo : Arcillas sensitivas de Barranquilla

24 Arcillas sensitivas (Quick clays) de Barranquilla Material de arcilla que tiene la tendencia a cambiar de una condición relativamente dura a una masa desintegrada cuando es alterada. seca Saturada

25 Por qué arcillas sensitivas o rápidas en Barranquilla? Brand y Brenner (1981) describen que las arcillas rápidas se encuentran en áreas donde hubo glaciación n durante el Pleistoceno Los materiales molidos en el proceso de glaciación n son tranportados y depositados en ambientes marinos

26 Ejemplo Barrio Campoalegre Barranquilla Formación Perdices Arcillas sensitivas Terraza de calizas arrecifales masivas de corales y moluscos Las laderas nor-occidentales occidentales de Barranquilla corresponden a una terraza arrecifal permeable y dura sobre arcillas duras y sensitivas de la formación n Perdices.

27 La parte alta de la ciudad de Barranquilla se encuentra sobre una terraza arrecifal areno-gravosa dura y permeable

28 El barrio Campoalegre se encuentra abajo del borde erosionado de la terraza arrecifal. La posición n geológica gica facilita el movimiento de aguas subterráneas desde la parte alta de Barranquilla hacia los taludes del barrio Campoalegre.

29 La terraza arrecifal es permeable y se encuentra sobre las arcillas sensitivas

30 Las arcillas sensitivas de la formación n perdices se encuentran muy alteradas en el contacto. En las temporadas de lluvias se concentran cantidades importantes de agua sobre el contacto

31 Como se formaron las arcillas sensitivas? En un ambiente marino las partículas finas de arcilla y limo se floculan y se acumulan para formar un sedimento con un contenido de agua y de sal muy altos. Posteriormente son levantados por eventos tectónicos o son expuestos por encima del nivel del mar.

32 Las arcillas sensitivas tienen una Estructura floculada En la estructura floculada las partículas de mineral de arcilla están unidas borde-a-aborde aborde y borde-a- cara. Este efecto de floculación les da una resistencia muy alta y se mantiene una relación de vacíos constante. Una vez alterada se produce el colapso de esta estructura y una pérdida masiva de resistencia.

33 Forma como se inician los movimientos en las arcillas rápidas Por alguna circunstancia entra agua dulce al depósito de arcilla rápida y empieza a lavar internamente la sal. Al salir la sal se reduce abruptamente la resistencia de la arcilla y la hace muy propensa a la falla.

34 Depósito de Arcilla marina sensitiva Partículas unidas entre si por efecto de la sal Arcilla (Depositada en ambiente marino de sedimentos de origen glacial)

35 La arcilla sensitiva se satura El agua dulce disuelve la sal de la arcilla

36 La arcilla se comporta como un liquido

37 Arcillas muy duras en estado inalterado Pero deleznables en estado alterado En Campoalegre Barranquilla Los ángulos de fricción n drenados de la arcilla alterada varían an de 5 a 10 grados.

38 Arcillas sensitivas o rápidas de Barranquilla Las arcillas al saturarse se comportan como un lodo. Este lodo tiene una tendencia a fluir ladera abajo.

39 Pérdida de resistencia al alterarse Áng. Fricción Interna φ = Cohesión (Kg/cm²) C = 0.183

40 Colapso por saturación Al saturarse se producen asentamientos importantes aún a n para cargas relativamente pequeñas

41 Como resultado hay mas de 500 viviendas amenazadas Y hay varios miles de viviendas en proyecto en la zona de arcillas sensitivas

42 Carson mirador Puertas del caribe

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44 La respuesta es relativamente lenta. Los movimientos se detectan después s de que pasan las lluvias

45 Desplazamiento acumulado aprox. 20 cmts Incluso hay movimientos en edificios sobre pilotes

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47 Vuelo C Sept El factor antrópico como modificador de la respuesta del talud Barrio Campoalegre Barranquilla El barrio Campoalegre era una ladera con pendiente ondulada cubierta por un bosque secundario

48 1978

49 Vuelo C Julio 2003

50 Qué debemos hacer cuando nos encontramos ante un problema de esta magnitud?

51 Codigos locales para construcciones en laderas Normas de obligatorio cumplimiento para todos los proyectos de desarrollo que se ejecuten. Se enmarcan dentro de la legislación ambiental mediante resolución n de la autoridad ambiental.

52 Estudios mínimos m exigidos para proyectos Estudios y mapas geológicos gicos Estudios y mapas geomorfológicos gicos Estudios sismológicos Estudios de suelos (estudios geotécnicos) Estudios de estabilidad de laderas Estudios de erosión Estudios hidrológicos (Para lotes con limitaciones relacionadas con erosión, inundación n o avenidas torrenciales). Estudios de inundación n (Para lotes con limitaciones relacionadas con inundación n o avenidas torrenciales).

53 Documentos que se deben incluir en los estudios de estabilidad de laderas Perforaciones o sondeos. Ensayos de laboratorio. Análisis de estabilidad estática tica. Análisis de estabilidad teniendo en cuenta eventos sísmicos. s smicos. Recomendaciones y diseño o de las obras para garantizar la estabilidad.

54 Limitaciones a las edificaciones sobre laderas No se permite la construcción n de edificaciones sobre taludes o laderas con pendiente natural original del terreno superior al 57%. (Angulo de inclinación con la horizontal superior a 30º). No se permite la realización n de cortes para construir terrazas destinadas a la colocación n de edificaciones en laderas con pendiente natural del terreno superior al 57%. (Angulo de inclinación con la horizontal superior a 30º.) Los muros entre terrazas de construcciones sobre laderas (con pendiente inferior al 57%) para la construcción n de edificaciones, deben construirse utilizando muros rígidos r que garanticen factores de seguridad al volcamiento y deslizamiento superiores a 1.5. Todas las terrazas de construcciones sobre ladera (con pendiente inferior al 57%), deben realizarse totalmente en corte. No se permite la construcción n de edificaciones sobre rellenos en ladera.

55 57 % No se permite la construcción de edificaciones sobre laderas con más del 57 % de pendiente original.

56 No se permite la construcción de edificaciones sobre rellenos a media ladera.

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59 Cada ciudad colombiana debe tener un código c para construcciones sobre ladera de acuerdo a sus características geológicas gicas y geotécnicas