MODULO 1. GEOTECNIA MODULO 1. GEOTECNIA MODULO 1. GEOTECNIA MODULO 1. GEOTECNIA
EL RIESGO GEOLOGICOEL RIESGO GEOLOGICOEL RIESGO GEOLOGICOEL RIESGO GEOLOGICO
CASOS DE ESTUDIO SOBRE LOS HIPERACTIVOS SUELOS CASOS DE ESTUDIO SOBRE LOS HIPERACTIVOS SUELOS CASOS DE ESTUDIO SOBRE LOS HIPERACTIVOS SUELOS CASOS DE ESTUDIO SOBRE LOS HIPERACTIVOS SUELOS
DEL AREA METROPOLITANA DE CUCUTADEL AREA METROPOLITANA DE CUCUTADEL AREA METROPOLITANA DE CUCUTADEL AREA METROPOLITANA DE CUCUTA
26.07.201226.07.201226.07.201226.07.2012
CARLOS H. FLOREZ GONGORA, IC. MSc.CARLOS H. FLOREZ GONGORA, IC. MSc.CARLOS H. FLOREZ GONGORA, IC. MSc.CARLOS H. FLOREZ GONGORA, IC. MSc.
INTRODUCCION A LA INGENIERIA CIVILINTRODUCCION A LA INGENIERIA CIVILINTRODUCCION A LA INGENIERIA CIVILINTRODUCCION A LA INGENIERIA CIVIL
ESTRUCTURA GENERAL DE LA INGENIERIA CIVILESTRUCTURA GENERAL DE LA INGENIERIA CIVILESTRUCTURA GENERAL DE LA INGENIERIA CIVILESTRUCTURA GENERAL DE LA INGENIERIA CIVIL
La Geotecnia
• Prácticamente todas las estructuras deingeniería civil, edificios, puentes,carreteras, túneles, muros, torres, canales opresas, deben cimentarse sobre la superficieterrestre o dentro de ella. (Lambe, 1994)
La Geotecnia
• Se define como la aplicación de los métodoscientíficos y de los principios de laingeniería a la generación, interpretación yutilización del conocimiento de losmateriales y procesos que ocurran en lacorteza terrestre para la solución deproblemas de ingeniería. (Hoyos, 2001)
Fotografía satelital de Cúcuta – Sector Sur. Se obse rvan aluviones cuaternarios, sedimentos terciarios y lineamientos de falla.
Fuente: Alcaldía de San José de Cúcuta - Sarmiento, M. (2004); Señalización de Pedroza R. A. (2006)
Estratos arcillosos microlaminados, con lentesde yeso y carbonáceos intercalados. Arcillasplásticas, abigarradas, untuosas al tacto enestado húmedo, friables en estado seco; conlentes de yeso y carbonáceos; de media a altaplasticidad, expansividad media a alta.
Capas alternadas de arenisca cuarzosa degrano medio a fino, y arcilla masiva, claras, debaja a media plasticidad y baja a mediaexpansividad
Sedimentos aluviales: terrazas antiguas y recientes
UNIDADES GEOMORFOLÓGICAS
Estructura Geológica de Cúcuta(G-13 Ingeominas)
� En términos degeomateriales, el 75% delárea potencial de desarrollourbano de la ciudad deCúcuta, corresponde asedimentos arcillosos.
� Son áreas geotécnicamentemenos estudiadas, pese atener (desde una ópticaindustrial) importante nivelde investigación.
� Las características deexpansividad y dispersión delas arcillas de Cúcutaameritan mayor estudio,discusión y análisis.
� .
•PROBLEMAS POR RESOLVER GEOTECNICAMENTE:
•SUELOS EXPANSIVOS
•PROBLEMAS DE REPTACION
•INESTABILIDAD DE LADERAS
•CATASTROFE DINAMICA (EFECTO DE AMPLIFICACION SISMICA)
• PROBLEMA DE SUELOS EXPANSIVOS
Caso No 1
• COLINAS DE VISTA HERMOSA
Las construcciones existentes en laciudad de SAN JOSE DE CUCUTA yque descansan sobre arcillasexpansivas, presentan dañoscausados por asentamientosdiferenciales, debidos a lacontracción y expansión del suelo.
Esto produce la aparición de grietasen diagonal sobre ventanas, marcosde puertas y muros, llevando laestructura a la falla.
• Se definen las arcillas expansivas como aquellas que sonsusceptibles de sufrir un apreciable aumento de volumendurante la construcción o la operación de una estructura.
• Tal aumento de volumen se produce por una apreciabledisminución de esfuerzos efectivos, producidos de algunamanera y siempre que se le permita al suelo absorber aguay transcurra el tiempo necesario para que el fenómeno deexpansión y contracción se desarrolle.
Vista aérea Colinas de Vista Hermosa
CASO 1: SUELOS EXPANSIVOS (COLINAS DE VISTA HERMOSA)
Colinas: Destrucción total de las viviendas. In
habitabilidad.
Colinas: Destrucción total de las viviendas. Inhabitabilidad.
Colinas de Vista Hermosa: Agrietamiento total en muros.
CASO No 2
• BARRIO ANTONIA SANTOS
Vista aérea CENTRO DE SALUD ANTONIA SANTOS(ATALAYA)
CASO: CENTRO DE SALUD ANTONIA SANTOS (ATALAYA)
CASO: CENTRO DE SALUD ANTONIA SANTOS (ATALAYA)
Puesto de Salud Antonia Santos. Agrietamiento vertical.
Puesto de Salud Antonia Santos, Cúcuta.
Agrietamiento en muros.
CASO: PUESTO DE SALUD (ANTONIA SANTOS 20/12/08)
CASO No 3
• ZONA DE AGUA CLARA (RURAL)
CASO: COLEGIO JORGE GAITAN DURAN.(AGUA CLARA)
29/04/09
QUE HACE LA INGENIERIA PARA ESTABILIZAR LAS ARCILLAS
EXPANSIVAS?
• Estabilización mecánica.
• Estabilización física.
• Estabilización Química.
• Reemplazo del suelo.
0 15 30 45 600
15
30
45
2 4 6 8 10 12
0
100
200
300
400
500
600
700
Ca
Energia (KeV)
Gmas Ltda
C O
Al
Si
Fe
Fe
Au
AuKTi Mn Au
0 15um
ANALISIS POR MICROSCOPIA ELECTRÓNICA DE BARRIDO
(XRD)
Fuente: GIGA, 2009
Minerales encontrados en las muestras analizadas por XRD en la rutina de arcillas.
MUESTRA CAOLINITA ILLITA ESMECTITA ILLITA/ESMECTITA CUAR ZO CLORITA
A1M1 +++ + ND + ++ ND
A2M1 +++ + - + ++ ND
R1 +++ ++ - ++ + ND
Fuente: GIGA, 2009
PROPIEDADES FISICO QUIMICAS ZONA EXPANSIVA
Gs 2,73
IP 40,24
Clasificación SU CH
Potencial de expansión (NSR-98) Alto
Capacidad de intercambio catiónico CIC (meq/100g)
32
Superficie específica (m2/g) 100
FENOMENO DE REPTACION
CASO No 1
ZONA DE VILLA DEL ROSARIO
REPTACION
• Deformación cuya magnitud depende deltiempo de aplicación de la carga que dalugar a ella.
• Movimiento lento del suelo o de roca, bajola acción de la gravedad, y usualmenteimperceptible a menos que se haganobservaciones de larga duración. (Hoyos,2001)
Ubicación
• Latitud norte 7º 34’ 30”
• Longitud oriental del meridiano de Greenwich 1º 31’ 25”
Población.
68460 habitantes, en la zona Urbana con una densidad de 4820 hab/Km2
2564 habitantes, en la zona Rural con una densidad de 34.2 hab/Km2
Ubicación.- La zona de estudio se encuentra
ubicada en la parte alta del perímetrourbano del municipio de Villa DelRosario en su zona occidental .
- Limita al norte con el barrioMontevideo, al sur con los barrios ElParamo y Primero de Mayo, al orientecon la parte baja de los barriosGramalote, Turbay Ayala, SanGregorio, Antonio Nariño, 20 de Julioy la Esperanza, al occidente con elmunicipio de Los Patios.
BARRIO
ANTONIO NAVARRO
LOMITAS
LOMITA NUEVA
INVASION
PARAMO
1 DE MAYO
VILLAS DE SEVILLA
VILLA ANTIGUA
LAS PALMAS
MONTEVIDEO
LA ESPERANZA
20 DE JULIO
ANTONIO NARINO
LOMA HERMOSA
CENTRO
GRAMALOTE
TURBAY AYALA
SAN GREGORIO
RME
RIESGO MEDIO POR EROSION
RIESGO ALTO POR INUNDACION
RIESGO MEDIO POR IMUNDACION
RME
RAERM
RBE
RMIE
RM I E
RM
E
RARM
RME
RAI
RBE
RMI
RMIE
RIESGO ALTO POR REMOCION EN MASA
RIESGO BAJO POR EROSION
RIESGO MEDIO POR INUNDACION
Y EROSION
LEYENDA
RAMS RIESGO ALTO POR MOVIMIENTO SISMICO
LA TOTALIDAD DEL AREA
Descripción geológica
El municipio de Villadel
rosario geológicamente
pertenece a la
denominada formación
guayabo (Tmg).
Debido a los asentamientos humanos ocurridos en lazona de alto riesgo por remoción en masa del municipio,ha generado que la oficina de planeación de la alcaldía deesta localidad emprenda un plan de contingencia hacialos habitantes de esta zona enfocada a prevenir unfenómeno de desastre natural. Logrando con esto laseguridad y bienestar de los habitantes del sector yposibilitando nuevas implementaciones del plan deordenamiento territorial.
Factores intrínsecos
- Litológicos- Topográficos- Antropico- Climáticos
Factores externos
- Producidos por el hombre
Daños en las viviendas son evidencia de que el fenómeno se esta presentando.
Daños en elementos no estructurales construidos sobre suelos inestables, presentanfisuras o grietas. Viviendas construidas sin ningún tipo de especificación ocasiona quela interacción suelo-estructura se comporte inadecuadamente y se produzca la fallade los materiales por fatiga.
Daños en las viviendas son evidencia de que el fenómeno se esta presentando.
Daños en elementos no estructurales construidos sobre suelos inestables, presentanfisuras o grietas. Viviendas construidas sin ningún tipo de especificación ocasiona quela interacción suelo-estructura se comporte inadecuadamente y se produzca la fallade los materiales por fatiga.
Daños en las viviendas son evidencia de que el fenómeno se esta presentando.
Daños en elementos no estructurales construidos sobre suelos inestables, presentanfisuras o grietas. Viviendas construidas sin ningún tipo de especificación ocasiona quela interacción suelo-estructura se comporte inadecuadamente y se produzca la fallade los materiales por fatiga.
Daños en las viviendas son evidencia de que el fenómeno se esta presentando.
Esta vivienda ubicada en el barrio San Gregorio nos muestra que el terreno donde se asienta no es muy estable
En el suelo de cimentación se observan fracturas en el terreno.
Deslizamientos de terreno manifiestan la ocurrencia del fenómeno de Remoción en masa
El deslizamiento de terreno afecta esta vivienda ubicada en el Barrio Antonio Nariño, hasta cubrirla casi hasta su altura.
El empuje que ejerce el terreno al deslizarse es soportado por el muro de estavivienda ubicada en el Barrio Turbay Ayala.
Taludes de mediana altura muy cercanos a las viviendas
En esta vivienda encontrada en el Barrio San Gregorio, el talud hace parte de la vivienda e inclusive los residentes lo intervienen extraer su material.
Taludes muy cercanos a las viviendas fueron encontrados en el Barrio San Gregorio
Viviendas construidas con materiales inapropiados son observadas en toda la zona de Alto Riesgo Por Remoción en Masa, del municipio de Villa del Rosario.
Los asentamientos en la zona en su mayoría son personas con pocos recursoseconómicos lo cual refleja viviendas construidas con materiales inapropiados. Cuandoestán construidas en estos materiales no se generan grandes esfuerzos sobre el suelode cimentación lo cual favorece a que no se presente el fenómeno de movimiento demasa.
Estructuras de contención construidas por los propietarios de las viviendas
Los habitantes de algunas viviendas en el barrio 20 de Julio optaron por construirmuros de contención con neumáticos reciclados, dando consistencia a ellosrellenando y compactando su interior con materiales no seleccionados y en algunoscasos con mezcla de manera que formen muros suficientemente gruesos yresistentes.
También se encontraron en el Barrio La Esperanza muros de piedra sin confinar que
Perfil de suelo encontrado en el barrio la San
Gregorio del municipio de Villa del Rosario
Análisis e interpretación de Resultados
• Resultado según la altura del talud
TALUD %
TALUD MENOR A 2 METROS 38
TALUD ENTRE 2-5 METROS 33
TALUD MAYOR A 5 METROS 29
Análisis e interpretación de Resultados
• Resultados según el tipo de cubierta
MATERIALES %ETERNIT 20
PLACA 1ZINC 78
OTROS 1
Análisis e interpretación de Resultados
• Resultados según el tipo de pisos
MATERIALES %
BALDOSIN 5CERAMICA 2CONCRETO 55
TIERRA 29TABLETA 9OTROS 0
Análisis e interpretación de Resultados
• Resultados según el tipo de muros
MATERIALES %LADRILLO 32BLOQUE 45ADOBE 3
BAHAREQUE 3CUADRO 14
ZINC 3OTROS 0
Análisis e interpretación de Resultados
• Resultados según el sistema estructural
SISTEMA ESTRUCTURAL %
MAMPOSTERIA CONFINADA 10
APORTICADO 13
MAMPOSTERIA NO ESTRUCTURAL 77
Análisis e interpretación de Resultados
• Resultados según el estado general
ESTADO GENERAL %
BUENO 4REGULAR 47
MALO 49
Análisis e interpretación de Resultados
• Resultados según el tipo de cimentación
CIMENTACION %CONCRETO 10CICLOPEO 24NINGUNA 30
INDEFINIDO 36OTROS 0
Análisis e interpretación de Resultados
• Resultados según el tipo de grietas
TIPO DE GRIETAS %
LONGITUDINALES 5
DIAGONALES 10
VERTICALES 4
LONGITUDINALES Y VERTICALES 1
LONGITUDINALES Y DIAGONALES 13
DAIGONALES Y VERTICALES 1
LONGITUDINALES, VERTICALES, DIAGONALES 14
NINGUNA 52
Análisis e interpretación de Resultados
• Resultados según los servicios públicos
SERVICIOS PUBLICOS %ACUEDUCTO 5
ALCANTARILLADO 12ACUEDUCTO Y
ALCANTARILLADO 61NINGUNO 22
INESTABILIDAD DE LADERAS
• FENOMENO DE REMOCION EN MASA
• CASO No 1: BARRIO TUCUNARE
CASO 3: INESTABILIAD DE LADERAS, SAN JOSE DE CUCUTA
TUCUNARE (01/04/09)
EROSION MACIZO ROCOSO
Fuente: Autor.
Fuente: Autor.
Ruina y abandono de vivienda en zona de alto riesgo.
Destrucción de Infraestructura Zona de Riesgo.
Fuente: Periódico La Opinión.
Arquitectura Popular: Una Bomba de Tiempo.
Fuente: Periódico La Opinión.
Hay esperanza en medio del desastre?
INESTABILIDAD DE LADERAS
• FENOMENO DE REMOCION EN MASA
• CASO No 2: BARRIO 28 DE FEBRERO
CASO 3: BALANCE DE MASA
SAN JOSE DE CUCUTA, BARRIO 28 DE FEBRERO (01/05/09)
Fuente: Periódico La Opinión.
GRIETAS DE TENSION
• También grietas de tracción. Son grietasformadas en la masa del suelo por efecto deesfuerzos de tracción. Las grietas detracción son rasgos premonitorios deldesencadenamiento de movimientos demasa, particularmente en el caso de losdeslizamientos rotacionales. (Hoyos, 2001)
CASO 3: GRIETAS DE TENSIÓNBARRIO EL PROGRESO
NOR OCCIDENTE, SAN JOSE DE CUCUTA
EFECTOS LOCALES POR DEMANDA SISMICA EN SAN
JOSE DE CUCUTA
Ambiente Tectónico LocalAmbiente Tectónico LocalAmbiente Tectónico LocalAmbiente Tectónico Local
Fuente: U.S. Geological Survey – Google Earth (2007).
Amenaza SísmicaAmenaza SísmicaAmenaza SísmicaAmenaza Sísmica
Fuente: NSR – 98. Fuente: NSR – 98.
Sismos Registrados en la Ciudad de Sismos Registrados en la Ciudad de Sismos Registrados en la Ciudad de Sismos Registrados en la Ciudad de San José de CúcutaSan José de CúcutaSan José de CúcutaSan José de Cúcuta
Fuente: Autores. Fuente: Autores.
Parámetros Dinámicos Parámetros Dinámicos Parámetros Dinámicos Parámetros Dinámicos –––– Perfil 2Perfil 2Perfil 2Perfil 2
0
10
15
20
DescripciónPro
fundid
ad (
m) Arcillas
Gmax (MPa)
Pro
fundid
ad (
m)
80 160 240 320 4000
Vs (m/s)
Pro
fundid
ad (
m)
100 200 300 400 500
Roca
25
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5
Fuente: Autores.
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180
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Descripción
Pro
fundid
ad (
m)
ArcillasArenas
GravasAluviales
Roca
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20
40
60
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Gmax (MPa)
Pro
fundid
ad (
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80 160 240 320 4000
20
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100
120
140
160
180
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Vs (m/s)
Pro
fundid
ad (
m)
100 200 300 400 500
Fuente: Autores.
Parámetros Dinámicos Parámetros Dinámicos Parámetros Dinámicos Parámetros Dinámicos –––– Perfil 1Perfil 1Perfil 1Perfil 1
CONCEPTO DE ESPECTRO DE
RESPUESTA
Fuente: AutorFuente: AutorFuente: AutorFuente: Autor
Concepto de Espectro de RespuestaConcepto de Espectro de RespuestaConcepto de Espectro de RespuestaConcepto de Espectro de Respuesta
Fuente. Señales Sísmicas Fuente. Señales Sísmicas Fuente. Señales Sísmicas Fuente. Señales Sísmicas –––– Dinámica de SuelosDinámica de SuelosDinámica de SuelosDinámica de Suelos
Propagación de las Ondas SísmicasPropagación de las Ondas SísmicasPropagación de las Ondas SísmicasPropagación de las Ondas Sísmicas
CASO 4: EFECTOS LOCALES POR DEMANDA SISMICA
0 0.5 1 1.5 2 2.5 30
0.5
1
1.5
2
2.5
3
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5
Período (s)
Fac
tor
de N
orm
aliz
ació
n co
n re
spec
to a
l PG
A
ESPECTROS DE RESPUESTA ESTACIÓN CCUC1 - CÚCUTA
Fuente: Lozano et al, INGEOMINAS, 2009
0 0.5 1 1.5 2 2.5 30
0.5
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1.5
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Período (s)
Fac
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de N
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aliz
ació
n co
n re
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l PG
A
ESPECTROS DE RESPUESTA ESTACIÓN CCUC2 - CÚCUTA
Fuente: Lozano et al, INGEOMINAS, 2009
QUE PUEDE HACER LA INGENIERIA PARA QUE LOS TERREMOTOS NO ACABEN CON LAS PERSONAS Y LA
INFRAESTRUCTURA?
• MICROZONIFICACION SISMICA
(PARA EVITAR QUE SE REPITA LA CRISIS DEL 18 DE MAYO DE 1875)
METODOLOGIA
Tipo de investigaciónEXPERIMENTAL - DESCRIPTIVA
PoblaciónARCILLAS CIUDAD DE CÚCUTA
MuestraCiudadela Juan Atalaya (NW)Colinas de Vista Hermosa (SE)
Modelo geológico Modelo geomecánico Modelo matemático
Descripción geológicaLevantamiento de
información geológica.
Trabajo de exploración y muestreo.
Condiciones freáticas.
Datos específicos de los sitios piloto
Determinación de propiedadesfísicas y mecánicas .
Preparación de muestrasEnsayos de laboratorio
Modelo ConstitutivoCorrelaciones
METODOLOGIA
Revisión de antecedentes
Análisis de información secundaria
Evaluación datos de campo
Pruebas de Laboratorio
Pruebas para análisis de
comportamiento mecánico
Pruebas para determinación de
propiedades índices
Ensayos base para clasificación
Compresión simpleCorte DirectoPrueba Triaxial
Discusión de
Resultados
INFORMETÉCNICO
Plan experimental
Revisióndocumental
Información básica
METODOLOGIA
Resumen
METODOLOGIA
Socialización
0 0.5 1 1.5 2 2.5 30
0.5
1
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2.5
3
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Período (s)
Fac
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de N
orm
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n co
n re
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l PG
A
ESPECTROS DE RESPUESTA ESTACIÓN CCUC2 - CÚCUTA
GRACIAS !
Recommended