60014675-03

INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO - IDUCONSULTORA A MONTO AGOTABLE PARA ESTUDIOS, DISEOS Y ASESORAS GEOTCNICAS REQUERIDAS POR EL IDU EN BOGOT D.C.

INFORME FINAL ANALlSIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES - AVENIDA CIRCUNVALAR CON CALLE 92

CAPITULO 6

ANLISIS DE ESTABILIDAD Y CONDICIONES GEOTCNICAS DE DISEO

6.1 SISMICIDAD DE LA ZONA

De acuerdo con el Estudio de Microzonificacin Ssmica de Bogot el sitio corresponde auna zona de transicin entre la zona 1 - cerros y la zona 2 - piedemonte con un valor deaceleracin pico efectiva promedio del orden de 0,24g,

6.2 CONDICIONES DE AGUA

De acuerdo a la evaluacin de la zona se observa que la saturacin de estos nivelessuperficiales obedecen a agua de escorrenta superficial. La condicin puntual evidenciaque el agua ha generado dao en este sitio especfico.

Para el modelamiento se aplico un modelo de elementos finitos mediante el modulo"grounwater" de slide 5.0 en donde se calibr las condiciones de estabilidad, laspropiedades y la infiltracin de agua por una lluvia. Estas condiciones sern analizadas enprrafos siguientes.

6.3 MODELO GEOLGICO - GEOTCNICO

De acuerdo a la evaluacin realizada anteriormente se puede concluir los siguientespuntos:

El modelo de falla pueden presentarse en forma puntual en algunos sitios y en generalde la ladera en proceso de reptamiento, es decir valores de factores de seguridadcercanos a 1.0 (no menor de 1.0).

El borde de la va de la Calera se ha afectado en el proceso por el aceleramiento de lamasa inestable generando condiciones crticas de prdida de banca la cual debeprotegerse.

La saturacin de zonas generan por tanto procesos de deslizamiento puntuales.

La causa esta asociada a la saturacin de los materiales por escorrenta superficial lacual no drena fcilmente ladera abajo. Se descarta agua de infiltracin hidrogeolgicaen razn a la cota existente y a la alta pendiente de la ladera que generan superficiescolgadas a cotas ms bajas.

El proceso de inestabilidad es lento y progresivo agravado por la alta precipitacin enlos meses anteriores.

4BATEMAN INGENIERIA S.A. PAG. 33

INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO - IDUCONSULTORiA A MONTO AGOTABLE PARA ESTUDIOS, DISEOS Y ASESORiAS GEOTCNICAS REQUERIDAS POR EL IDU EN BOGOT D,C,


El proceso es retrogresivo con afectacin hacia la parte superior de la va.

Los arboles han generado problemas en razn a la poca toma de agua y a la racesbajes que no generan agarre.

La ladera presenta procesos de remoclon en masa activos recientes e histricos conocurrencia de emergencias en los ltimos dos aos.

La ocurrencia de estos procesos son generalizado en la ladera, pequeos y locales loscuales se han venido degradando en el tiempo.

Se define una zona de intervencin por procesos los cuales han sido sectorizados deacuerdo a las condiciones dadas en campo, a los cambios topogrficos en el tiempo yel anlisis de fotografas areas.

Teniendo en cuenta lo anterior se realiz el anlisis de estabilidad mediante las dossecciones AA y SS definidas en el informe geolgico las cuales se consolidaron en elprograma slide para su anlisis as:

Figura 6-1 Seccin AA

+ +.+

,+ ,'t ..+

,+,+

+,

(.~BATEMAN INGENIERIA SA PAG, 34



Figura 6-2 Seccin BB

+.+.

++.++

+ .

+

oD

.~~,-, ...., . ..,.. ..,.... .,... ,..-. +"";+""

. ,+-.t

+.

10 20 30

E

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~T10m 7050 60

Se identifica en color verde el depsito coluvial Oc, deposito de escombros Oes, naranjasuelo residual Kgp-sr yen cyan el nivel de roca.

Estas secciones permitirn realizar un anlisis de estabilidad con el fin de definiralternativas para obras de mitigacin.

6.4 EVALUACION RETROSPECTIVA DE ESTABILIDAD

Teniendo en cuenta como premisa que se presenta actualmente en la ladera factores deseguridad cercanos a 1.0 en superficies de falla de talud ms no menores, se realiz unanlisis retrospectivo el cual consiste en una vez definida aproximadamente la superficiede falla probable y existente, evaluar la variacin de ciertos parmetros del modelo con elfactor de seguridad incluyendo las condiciones de agua. En este caso se realiz para latendencia de cohesin, ngulo de friccin para un modelo uniforme, es decir brindando acada una de las variables el mismo peso en el anlisis.

El programa slide5.0 permite inicialmente identificar la superficie de falla promedio paraposteriormente considerar combinaciones de cada una de las variables entre si sobre estasuperficie el cual para este caso se considero 10000. En este caso se calibro el modelobuscando que la superficie de falla promedio y su evaluacin estadstica brindaran FSmayores a 0.9 pero no menores a 1.2 en condiciones crticas.

En condiciones sin agua la ladera debe ser estable pero con valores de factores deseguridad no mayores a 1.3, teniendo en cuenta sus condiciones de reptamiento.

Este anlisis se realiz para la seccin AA.

{~BATEMAN INGENIERIA SA PAG 35

'~;J'C')')'j \,. {) 'J

INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO - IDUCONSUL TORiA A MONTO AGOTABLE PARA ESTUDIOS, DISEOS Y ASESORAS GEOTCNICAS REQUERIDAS POR ELIDU EN BOGOT D.C.

INFORME FINAL ANALISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES - AVENIDA CIRCUNVALAR CON CALLE 92

Condiciones de agua

Para la calibracin de los parmetros de agua se considero evaluar la infiltracin de aguapor lluvias mediante elementos finitos del modulo de "grounwater" de slide. Se apliccondiciones de infiltracin de agua teniendo en cuenta una intensidad de lluvia de 54mmlhora (0.000015 mIs) comnmente ocurridos en la zona y en general en laderas enBogot. Con estas condiciones se aplico el modelo teniendo en cuenta las caractersticasde los materiales de los depsitos tipo GM-SM y suelos residuales con permeabilidades asKoc=1x10-sm/s, Koes=1x10-s mIs, Kkgp_sr=1x10-8mIs y KK9p=1x10-9,valores escogidos de laliteratura2. El modelo de anlisis fue el siguiente:

Figura 6-3 Modelo de anlisis

La infiltracin de agua no se presenta sobre la parte superior en la va y sobre la cara delos muros de piedra existentes en la parte inferior.

La cabeza de presin obtenida con este modelo es la siguiente:

2 Foundation analysis and design, Joseph E. Bowles. % edicin. 1996. pago 52. Tabla 2-3



Figura 6-4 Cabeza de presin seccin AA

Pressur:e: Head[.]

0.00

Los vectores de flujo se presentan en la siguiente figura:

Figura 6-5 Vectores de flujo Seccin AA

S.7S

Pr:essure Hee.d[.]

0.00

2.88

8.63

11.50

14.38

17.2S

20.13

23.00

25.88

28.7S

31.63

34.50

o

t~ BATEMAN INGENIERIA S.A PAG. 37

INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO -IDUCONSULTORA A MONTO AGOTABLE PARA ESTUDIOS, DISEOS Y ASESORAS GEOTCNICAS REQUERIDAS POR EL IDU EN BOGOT D.C.


, U58

Se puede observar que las lneas de flujo se dirigen hacia la zona de contacto entre Oc ysuelo residual. En campo se observaban zonas saturadas hacia la parte media de la vacon movimientos por esta acumulacin de agua.

Calibracin de parmetros

Con el modelo de agua definido anteriormente se procedi a realizar el anlisis deestabilidad retrospectivo teniendo en cuenta las condiciones de la ladera actual definiendosuperficies no menores a 0.9 y no mayores a 1.2 con las condiciones de agua crticas. Esnecesario no olvidar que el modelo anterior de agua corresponde a una condicin crticasimilar a la presentada en marzo de 2006, donde se presentaron acumulaciones de agua yprocesos de deslizamiento asociado al mismo.

Las superficies de falla obtenidas del modelo para valores promedio fueron las siguientes:

Figura 6-6 Superficies de falla con valores promedio menores a 1.2 - anlisisretrospectivo

Safety FactoJ::0.900

0.925

0.950

0.975

1.000

1.025

1.050

1.075

1.100

1.125

1.150

1.175

1.200+

10 m

E~~~--~~~--~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~--~~20 4010 30 50 7000

La superficie de falla crtica con el modelo presenta un factor de seguridad mnimo de 0.94.

Para la superficie de falla promedio se realizaron los anlisis estadsticos mostrando lassiguientes combinaciones:

CONSULTORA A MONTO AGOTABLE PARA ES~~~~~~6~s~~gi~AARS~~~~~SR~~~$E-~I~AS REQUERIDAS POR EL IDU EN BOGOT D.C'INFORME FINAL ANALlSIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES - AVENIDA CIRCUNVALAR CON CALLE 92

Figura 6-7 Factor de seguridad vs cohesin Qc

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Oc : Cohesion (kNiltl2)

CorrelMion Coefficient=O.17662J, alpha"'8.410G29, beta"'O.0268169

En este caso se puede observar que los valores de cohesin para el deposito Oc oscilanentre 23 KN/m2 y 25 KN/m2 para FS entre 1.0 y 1.1.

Figura 6-8 Factor de seguridad vs ngulo de friccin

27 28 29 30 31 32 33 34 42 43 44 45

Oc: Phi (deg)

Correlation Coe1ficient",O.475728, alpha=O.434072, beta=O.0146615

En este caso el valor ngulo de friccin oscila entre 40 y 45.

(~BATEMAN INGENIERIA S.A PAG. 39



Estos valores son extremadamente altos para las condiciones observadas en la zona y deacuerdo a las condiciones del ensayo de SPT, el cual es acertado para obtener los valoresde ngulo de friccin. Por tanto se prefiere dentro del anlisis mantener un valor decohesin alto con un valor de ngulo de friccin coherente a los materiales.

Finalmente, los valores adoptados para el anlisis de estabilidad son los siguientes:

Tabla 6-1 Propiedades de materiales para anlisis de estabilidad

Material y (KN/m3) C (KN/m2) 0 K (mis)Oes 18 10 35 1x10-5

Oc 19 25 30 1x10-5Kgp-sr 21 30 35 1x10-8Kgp 23 - - 1x10-9

6.5 ANLISIS DE ESTABILIDAD ACTUAL - LLUVIAS

Teniendo en cuenta las propiedades identificadas anteriormente, se realiza el anlisis deestabilidad actual para las dos secciones de anlisis considerando que el agua estara ensu condicin extrema, es decir que la condicin actual sera con lluvias.

Figura 6-9 Seccin AA con agua y sin sismo

1.083

Zat:ety Factor:1.000

1.167

1. 250

1. 333

1. 417

1.500

1.583

1.667

1. 750

1.833

1. 917

2.000+

En este caso y de acuerdo a la calibracin lograda anteriormente el factor de seguridadcrtica es cercano a 1.0. Con el modelo de agua planteado se puede asegurar que lluviasms intensas o con tiempos de duracin un poco mayor a 1 hora pueden generarproblemas de estabilidad en la ladera.

t~BATEMAN INGENIERIA SA PAG. 40



Figura 6-10 Seccin AA con agua y sismo

~ :5afety FactoJ::0.500 ffi $ $

$ $0.625

0.750

Q.875 $$

LOOO $-

1.125$

1.250 ilI>

1.375

1.500

1.625

1.750

1. 875

2.000+

~024

E~~----~--~---r--~~~T-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ro ro m m ~ m M n-20 mEn este caso con sismo yagua se presentan superficies de falla crticas,

Para la seccin SS se presentan las siguientes condiciones actuales - lluvia:

Figura 6-11 Seccin BB- condicin de cabeza piezometrica elementos finitos

E~~~~~~--~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~.20 m -10 10 20 30 40 50 60 7(

P:t:eSSUl:e Head[m]

0.00

2.63

5.25

7,88

10.50

13.13

15.75

18.38

21.00

23.63

26.25

28.88

31.50

(~BATEMAN INGENIERIA SA PAG 41

INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO - IDUCONSULTORiA A MONTO AGOTABLE PARA ESTUDIOS, DISEOS Y ASESORiAS GEOTCNICAS REQUERIDAS POR EL IDU EN BOGOT D.C


Safety Factor1.000

1.083 ;;;

1.167

~1. 250

1.333

, 1) el). u, tJ "



6.6 ESTABILIDAD CON OBRAS

ANALlSIS CONCEPTUAL DE OBRA

Es importante tener en cuenta que el sector presenta condiciones de riesgo alto parapeatones y vehculos ubicados en la parte baja y para vehculos en la parte alta hacia lava la Calera. Se han presentado emergencias con deslizamiento de materiales que hanafectado hacia la parte alta las barandas de la va y hacia abajo la movilidad de vehculos ypeatones.

Es posible y de acuerdo a los anlisis desarrollados que la falla pueda afectar media bancaafectando la movilidad hacia el municipio de la Calera y hacia Bogot con repercusiones detipo econmico y social. Hacia la parte baja en la ocurrencia de emergencias como la queya ha ocurrido y que pase sobre los muros existentes podra tapar vehculos o personasque transitan o se estacionan en la zona generando posibilidad de perdida de vidas o debienes de la comunidad, la cual teniendo en cuenta su estrato pueden ser altas.

Es por ello necesario considerar la definicin de obras para mitigar la afectacin en lazona,

Las obras deben tener como objetivo principal proteger y evitar la generaclon dedeslizamientos puntuales con un marco ambiental ptimo, es decir que la cobertura vegetalexistente se mantenga o se recupere rpidamente protegiendo ante el agua y para que seintegre la obra a la zona o pase desapercibido.

La obra entonces debe actuar sobre pequeas superficies de deslizamiento o eventoslocales, as como sobre superficies largas con condiciones trasnacionales que afecten todala ladera bajo eventos crticos tipo agua extrema o sismo.

Se tuvieron en cuenta en la seleccin de la obra final las siguientes:

1. Muro en suelo reforzado con geotextil para la va. Esta opcin es viable perorequiere excavaciones del orden de 5.0 m para el reemplazo de los suelos ydejando a nivel de cimentacin en roca. Requiere levantar las losas de concretode la va, Podra manejarse adecuadamente mediante un carril en cierre y elotro no, La medida es costosa.

2. Pantalla de concreto lanzado con anclajes. Esta alternativa viable es costosa ygenera un impacto ambiental alto por la perdida de cubrimiento arbreo yvegetal. Adyacente a la zona de estudio existe una pantalla similar la cualgenero estabilidad pero ambientalmente un impacto alto.

3. Pantalla anclada con pernos activos para proteccin de la banca de la va en lazona alta. Esta pantalla debe ser modular con el fin de permitir la movilidad deusuarios mediante la escalera actual. La viga de apoyo de la pantalla debe estarcimentada sobre caissons de concreto los cuales trasladaran la cargaeficientemente hacia la roca.

4 BATEMAN INGENIERIA S.A. PAG. 43



4. Estructura de vigas vigas y anclaje pasivo en la zona media y baja.Consistente en anclajes pasivos los cuales deben estar convenientementeamarrados mediante un arreglo de vigas horizontales y verticales a lo largo dela ladera. Se opto por esta alternativa teniendo en cuenta que permite que lavegetacin continu sobre la ladera. Esta estructura adems por ser modularpermite dejar la escalera existente acoplndola a la estructura.

Para el anlisis finalmente se contempla una combinacin de las alternativas expuestasanteriormente con las siguientes condiciones:

Es necesario generar un drenaje natural de la ladera con la facilidad de flujolibre de agua.

Es necesario controlar el agua de la cuneta superior de la va.

Es necesario brindar confinamiento de los materiales existentes mejorando lascondiciones de deformacin de la zona de la va y evitando deslizamientoshacia la parte inferior de la ladera.

La intervencin sobre la va hacia la calera debe ser minima en razn al altoflujo de viehculos en ambos sentidos.

En este caso y teniendo en cuenta lo anterior se escogen las alternativas 3 y 4 descritasanteriormente.

ANALlSIS TCNICO DE LA OBRA

Estabilidad general de obra

Se realiz diferentes tanteos de distribucin de anclajes y de resistencia teniendo encuenta la ubicacin del camino y la va y los muros ubicados en la parte inferior. Esimportante tener en cuenta que los anclajes deben ser tensionados con el fin de que lacarga se aplique a la superficie de concreto ya sea de la pantalla de la parte superior osobre la superficie del arreglo de vigas - vigas de concreto con el fin de distribuir la cargasobre la ladera.

En la siguiente figura se presenta el modelo final de anlisis para la seccin AA

(.~ BATEMAN INGENIERIA SA PAG. 44

INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO -IDUCONSULTORA A MONTO AGOTABLE PARA ESTUDIOS, DISEOS Y ASESORAS GEOTCNICAS REQUERIDAS POR EL IDU EN BOGOT D.C


Figura 6-14 Modelo de anlisis seccin AA

10.00 kNIm

t~ BATEMAN INGENIERIA SA PAG. 45

60014675-03

Documents