Jaime SuJaime Suáárez Drez Dííaz Universidad Industrial de az Universidad Industrial de santandersantanderBucaramanga Bucaramanga -- ColombiaColombia

COMPORTAMIENTO DE EDIFICACIONES COMPORTAMIENTO DE EDIFICACIONES SOBRE TALUDESSOBRE TALUDES

1.1. Efectos negativos de la edificaciEfectos negativos de la edificacióón sobre el taludn sobre el talud

2. Capacidad de soporte de los suelos 2. Capacidad de soporte de los suelos

3. Esfuerzos de tensi3. Esfuerzos de tensióón y agrietamientos en la coronan y agrietamientos en la corona

4. Variaci4. Variacióón del mn del móódulo de deformacidulo de deformacióón cerca al taludn cerca al talud

5. Deterioro del talud con el tiempo5. Deterioro del talud con el tiempo

6. Estabilidad general (Deslizamientos)6. Estabilidad general (Deslizamientos)

7. Suelos especiales ( Suelos dispersivos y suelos sensitivos)7. Suelos especiales ( Suelos dispersivos y suelos sensitivos)

Ejemplo : Las arcillas sensitivas de BarranquillaEjemplo : Las arcillas sensitivas de Barranquilla

Aspectos a tener en cuenta en las Aspectos a tener en cuenta en las edificaciones sobre taludesedificaciones sobre taludes

En un terreno En un terreno plano hay plano hay equilibrio de equilibrio de esfuerzos esfuerzos horizontales y horizontales y en talud hay en talud hay desequilibrio desequilibrio

QuQuéé es un talud es un talud desde la desde la perspectiva de perspectiva de la cimentacila cimentacióónn

Tema 1 : Tema 1 : Efecto de la edificaciEfecto de la edificacióón sobre el taludn sobre el talud

Las edificaciones generan esfuerzos sobre el talud Las edificaciones generan esfuerzos sobre el talud los cuales pueden afectar su estabilidadlos cuales pueden afectar su estabilidad

Los taludes son Los taludes son

COMPORTAMIENTO COMPORTAMIENTO

El efecto de esas cargas depende de las caracterEl efecto de esas cargas depende de las caracteríísticas y sticas y magnitudes de las cargas y de las caractermagnitudes de las cargas y de las caracteríísticas del taludsticas del talud

Los pilotes pueden inducir la falla del talud por Los pilotes pueden inducir la falla del talud por transmisitransmisióón de esfuerzos de friccin de esfuerzos de friccióónn

SoluciSolucióón utilizadan utilizada = Pilotes = Pilotes

Una soluciUna solucióón son los anillos de aislamiento de friccin son los anillos de aislamiento de friccióónnConsiste en un relleno de bentonita alrededor del pilote.Consiste en un relleno de bentonita alrededor del pilote.Estos anillos aumentan la Estos anillos aumentan la defleccidefleccióónn y los esfuerzos de flexiy los esfuerzos de flexióón n de los pilotes.de los pilotes.

Ref. C. W. W. Ng, L. M. Zhang, W. H. Tang, and C. K. Choy

Esto equivale a que estos pilotes Esto equivale a que estos pilotes estrestráánn sometidos a sometidos a cargas de flexicargas de flexióón por falta de confinamiento en la n por falta de confinamiento en la zona del anillo de bentonita. zona del anillo de bentonita.

Tema 2Tema 2 : : Capacidad de soporte de cimientos Capacidad de soporte de cimientos sobre taludessobre taludes

HH

DDHHH

bb

BBqq

qqBB

Zapata sobre un talud

Zapata sobre un talud

Zapata cerca a un talud

Zapata cerca a un talud

ββ

ββ

DD

La capacidad de soporte de los cimientos sobre La capacidad de soporte de los cimientos sobre taludes es inferior a la calculada para terreno taludes es inferior a la calculada para terreno planoplano

Existen procedimientos para calcular la capacidad de Existen procedimientos para calcular la capacidad de soporte para el caso de taludessoporte para el caso de taludes

Por ejemplo para los limos rojos de Bucaramanga Por ejemplo para los limos rojos de Bucaramanga sobre un talud a 30 grados la capacidad de soporte sobre un talud a 30 grados la capacidad de soporte disminuye de Aprox. 40 a Aprox. 18 Ton / m2disminuye de Aprox. 40 a Aprox. 18 Ton / m2

0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 65

1

2

3

4

5

6

7

8

9

5.53

4

2

0

00o

30o

60o

90o

0o

30o

60o

90o

0o

30o

60o

90o

0o

30o

60o 90o

TaludFactor deestabilidad

Ncq

15

10

25

50

100

200

300

400

N q

0 o

0o

0o

0o

20o

40o

40 o

40 o

20o40o

30o

30o

30 o

30 o

TaludAngulo de

fricciòn

DISTANCIA DE LA FUNDACION DESDE EL BORDE DEL TALUD

B

D

Caso IIb

b/B (for Ns =0) or b/H (for Ns > 0)

SoluciSolucióón :n : Calcular la capacidad de soporte teniendo en Calcular la capacidad de soporte teniendo en cuenta al taludcuenta al talud

Tema 3 :Tema 3 : Tendencia a generar esfuerzos de tensiTendencia a generar esfuerzos de tensióónn

En la parte superior de los taludes se pueden generar En la parte superior de los taludes se pueden generar esfuerzos de tensiesfuerzos de tensióón en el suelo.n en el suelo.Estos esfuerzos pueden transmitirse a la estructuraEstos esfuerzos pueden transmitirse a la estructura

Las grietas de tensión son comunes en suelos cohesivos o en rocasLas grietas de tensiLas grietas de tensióón son comunes en suelos n son comunes en suelos cohesivos o en rocascohesivos o en rocas

La profundidad de las grietas de tensiLa profundidad de las grietas de tensióón puede n puede determinarse de acuerdo a la siguiente expresideterminarse de acuerdo a la siguiente expresióón:n:

Donde:Donde:zczc = Profundidad de la grieta de tensi= Profundidad de la grieta de tensióónn

)2145(2 2 φ

γ+= tanczc

Aunque generalmente las grietas o fisuras de Aunque generalmente las grietas o fisuras de tensitensióón no representan un riesgo de estabilidad, n no representan un riesgo de estabilidad, si representan un problema para el constructor y si representan un problema para el constructor y para el propietario o usuario.para el propietario o usuario.

Esas grietas pueden reflejarse en el piso, en la Esas grietas pueden reflejarse en el piso, en la mampostermamposteríía y en ocasiones en la estructura.a y en ocasiones en la estructura.

Estas grietas son Estas grietas son perfectamente normales y perfectamente normales y no representan riesgo no representan riesgo algunoalguno

No es suficiente con decirle a ese No es suficiente con decirle a ese usuario que las grietas son usuario que las grietas son normales y que no hay riesgo de normales y que no hay riesgo de gran magnitudgran magnitud..

Estas grietas se pueden controlar de antemano Estas grietas se pueden controlar de antemano utilizando vigas de amarre mutilizando vigas de amarre máás rs ríígidas o reforzando gidas o reforzando los muros de mamposterlos muros de mamposterííaa

Y en algunos casos Y en algunos casos estas grietas estas grietas pueden terminar en pueden terminar en un problema de un problema de estabilidad.estabilidad.

Para manejar estos Para manejar estos problemas se pueden problemas se pueden requerir muros u obras requerir muros u obras de estabilizacide estabilizacióón del n del taludtalud

Ejemplo :Ejemplo : ExcavaciExcavacióón junto a una estructuran junto a una estructura

La La deformabilidaddeformabilidad eleláástica es mayor a medida que el stica es mayor a medida que el cimiento se acerca al borde del talud.cimiento se acerca al borde del talud.Se puede generar sobre el cimiento un efecto de Se puede generar sobre el cimiento un efecto de voladizovoladizo

Tema 4Tema 4: : DeformabilidadDeformabilidad de los materiales en la de los materiales en la corona de un taludcorona de un talud

Este efecto es mEste efecto es máás notorio en suelos duros s notorio en suelos duros o en rocas fro en rocas fráágilesgiles

Monumento a la Monumento a la SantandereanidadSantandereanidad

CaCaññonon del del RioRio ChicamochaChicamocha

SoluciSolucióón : n : Se puede requerir utilizar mSe puede requerir utilizar móódulos de dulos de reaccireaccióón diferentes para los sectores cercanos n diferentes para los sectores cercanos al taludal talud

Zona con Zona con menor mmenor móódulodulo

Los taludes pueden sufrir deterioro durante Los taludes pueden sufrir deterioro durante la vida la vida úútil de la obratil de la obra

Tema 5 : Tema 5 : El talud cambia con el tiempoEl talud cambia con el tiempo

Y esos fenY esos fenóómenos pueden reflejarse en la estructura menos pueden reflejarse en la estructura con el tiempo sobre la estructuracon el tiempo sobre la estructura

Con el tiempo van ocurriendo fenCon el tiempo van ocurriendo fenóómenos menos de eroside erosióón o de deterioro general o local n o de deterioro general o local

SoluciSolucióón :n : Pueden requerirse obras de control de Pueden requerirse obras de control de erosierosióón o de proteccin o de proteccióón del taludn del talud

Tema 6 :Tema 6 : DeslizamientosDeslizamientos

SoluciSolucióón :n : Es posible que no sea viable la estabilizaciEs posible que no sea viable la estabilizacióón n del talud o que se requieran andel talud o que se requieran anáálisis y obras especiales lisis y obras especiales para garantizar la estabilidad de las edificacionespara garantizar la estabilidad de las edificaciones

Suelos Suelos dispersivosdispersivos

Suelos Suelos sensitivossensitivos y y colapsiblescolapsibles

Tema 7:Tema 7: Suelos especiales en taludes Suelos especiales en taludes

Ejemplo :Ejemplo :

Arcillas sensitivas de BarranquillaArcillas sensitivas de Barranquilla

““Material de Material de arcillaarcilla quequetienetiene la la tendenciatendencia a a cambiarcambiar de de unauna condicicondicióónnrelativamenterelativamente duradura a a unaunamasamasa desintegradadesintegradacuandocuando eses alteradaalterada..””

Arcillas sensitivasArcillas sensitivas((QuickQuick claysclays))

de Barranquilla de Barranquilla

secaseca Saturada Saturada

Por qué arcillas sensitivas o rápidas en Barranquilla ?

Por quPor quéé arcillas sensitivas o arcillas sensitivas o rráápidas en Barranquilla ? pidas en Barranquilla ?

Brand y Brenner (1981) describen que las arcillas rápidas se encuentran en áreas donde hubo glaciación durante el Pleistoceno

Los materiales molidos en el proceso de glaciación son tranportados y depositados en ambientes marinos

BrandBrand y y BrennerBrenner (1981) describen que las arcillas (1981) describen que las arcillas rráápidas se encuentran en pidas se encuentran en ááreas donde hubo reas donde hubo glaciaciglaciacióón durante el Pleistoceno n durante el Pleistoceno

Los materiales molidos en el proceso de Los materiales molidos en el proceso de glaciaciglaciacióón son n son tranportadostranportados y depositados en y depositados en ambientes marinosambientes marinos

Las laderas Las laderas nornor--occidentales de Barranquilla corresponden a una occidentales de Barranquilla corresponden a una terraza terraza arrecifalarrecifal permeable y dura sobre arcillas duras y sensitivas permeable y dura sobre arcillas duras y sensitivas de la formacide la formacióón Perdices. n Perdices.

Ejemplo Barrio Campoalegre Ejemplo Barrio Campoalegre –– Barranquilla Barranquilla Terraza de Terraza de calizas calizas arrecifalesarrecifalesmasivas de masivas de corales y corales y moluscosmoluscos

FormaciFormacióón n Perdices Perdices Arcillas Arcillas sensitivassensitivas

La parte alta de la ciudad de Barranquilla se encuentra sobre unLa parte alta de la ciudad de Barranquilla se encuentra sobre una a terraza terraza arrecifalarrecifal arenoareno--gravosa dura y permeable gravosa dura y permeable

El barrio Campoalegre se encuentra abajo del borde El barrio Campoalegre se encuentra abajo del borde erosionado de la terraza erosionado de la terraza arrecifalarrecifal. .

La posiciLa posicióón geoln geolóógica facilita el movimiento de aguas gica facilita el movimiento de aguas subterrsubterrááneas desde la parte alta de Barranquilla hacia los neas desde la parte alta de Barranquilla hacia los taludes del barrio Campoalegretaludes del barrio Campoalegre. .

La terraza La terraza arrecifalarrecifal es permeable y se encuentra sobre es permeable y se encuentra sobre las arcillas sensitivaslas arcillas sensitivas

Las arcillas sensitivas de la formaciLas arcillas sensitivas de la formacióón perdices se n perdices se encuentran muy alteradas en el contacto.encuentran muy alteradas en el contacto.

En las temporadas de lluvias se concentran cantidades En las temporadas de lluvias se concentran cantidades importantes de agua sobre el contactoimportantes de agua sobre el contacto

En un ambiente marino las partículas finasde arcilla y limo se floculan y se acumulanpara formar un sedimento con un contenido de agua y de sal muy altos.Posteriormente son levantados poreventos tectónicos o son expuestos porencima del nivel del mar.

Como se formaron las arcillas sensitivas ?Como se formaron las arcillas sensitivas ?

Las Las arcillasarcillassensitivassensitivas tienentienenunauna EstructuraEstructurafloculadafloculada

En la En la estructuraestructura floculadafloculada laslas partpartíículasculas de mineral de mineral de de arcillaarcilla estestáánn unidasunidas bordeborde--aa--abordeaborde y y bordeborde--aa--caracara..

EsteEste efectoefecto de de floculacifloculacióónn les les dada unauna resistenciaresistencia muymuyaltaalta y se y se mantienemantiene unauna relacirelacióónn de de vacvacííosos constanteconstante..

UnaUna vezvez alteradaalterada se produce el se produce el colapsocolapso de de estaestaestructuraestructura y y unauna ppéérdidardida masivamasiva de de resistenciaresistencia..

Forma Forma comocomo se se inicianinician loslos movimientosmovimientosen en laslas arcillasarcillas rráápidaspidas

PorPor algunaalguna circunstanciacircunstancia entraentraaguaagua dulcedulce al al depdepóósitosito de de arcillaarcillarráápidapida y y empiezaempieza a a lavarlavarinternamenteinternamente la la salsal. .

Al Al salirsalir la la salsal se reduce se reduce abruptamenteabruptamente la la resistenciaresistencia de de la la arcillaarcilla y la y la hacehace muymuy propensapropensaa la a la fallafalla..

Depósito de Arcilla marina sensitiva

PartPartíículas unidas culas unidas entre si por efecto entre si por efecto de la salde la sal

Arcilla Arcilla (Depositada en (Depositada en ambiente marino ambiente marino de sedimentos de sedimentos de origen de origen glacial)glacial)

La arcilla sensitiva se satura

El agua dulce disuelve la sal de la arcilla

La arcilla se comporta como un liquido

En Campoalegre Barranquilla Los En Campoalegre Barranquilla Los áángulos de friccingulos de friccióón drenados n drenados de la arcilla alterada varde la arcilla alterada varíían de 5 a 10 grados. an de 5 a 10 grados.

Arcillas muy duras en estado inalteradoArcillas muy duras en estado inalterado

Pero Pero ““deleznablesdeleznables”” en estado alteradoen estado alterado

Las arcillas al saturarse se comportan como un lodo. Este loLas arcillas al saturarse se comportan como un lodo. Este lodo tiene do tiene una tendencia a fluir ladera abajo.una tendencia a fluir ladera abajo.

Arcillas sensitivas o Arcillas sensitivas o ““rráápidaspidas”” de Barranquillade Barranquilla

Áng. Fricción Interna φ = 6.208

Cohesión (Kg/cm²) C = 0.183

PPéérdida de resistencia al alterarserdida de resistencia al alterarse

Colapso por saturaciColapso por saturacióónn

Al saturarse se producen asentamientos Al saturarse se producen asentamientos importantes aimportantes aúún para cargas relativamente n para cargas relativamente pequepequeññasas

Como resultado hay mas de 500 viviendas amenazadas

Y hay varios miles de viviendas en proyecto en la zona de arcillas sensitivas

CarsonCarson miradormirador Puertas del Puertas del caribecaribe

La respuesta es relativamente lenta. Los movimientos se La respuesta es relativamente lenta. Los movimientos se detectan despudetectan despuéés de que pasan las lluviass de que pasan las lluvias

Desplazamiento acumulado aprox. 20 Desplazamiento acumulado aprox. 20 cmtscmts

Incluso hay movimientos en edificios sobre pilotesIncluso hay movimientos en edificios sobre pilotes

Vuelo C 14-28Sept 18 1972

Vuelo C 14Vuelo C 14--2828SeptSept 18 18 1972 1972

El barrio Campoalegre era una ladera con El barrio Campoalegre era una ladera con pendiente ondulada cubierta por un bosque pendiente ondulada cubierta por un bosque secundariosecundario

El factor El factor antrantróópicopico como como modificador de la respuesta modificador de la respuesta del talud del talud

Barrio CampoalegreBarrio Campoalegre

BarranquillaBarranquilla

19781978

Vuelo C 26-82Julio 2003 Vuelo C 26Vuelo C 26--8282Julio 2003 Julio 2003

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

CodigosCodigos locales locales para para

construcciones construcciones en laderasen laderas

Normas de obligatorio Normas de obligatorio cumplimiento para cumplimiento para todos los proyectos de todos los proyectos de desarrollo que se desarrollo que se ejecuten.ejecuten.Se enmarcan dentro de Se enmarcan dentro de la legislacila legislacióón n ambiental mediante ambiental mediante resoluciresolucióón de la n de la autoridad ambiental.autoridad ambiental.

Estudios mEstudios míínimos exigidos para proyectos nimos exigidos para proyectos

EstudiosEstudios y y mapasmapas geolgeolóógicosgicosEstudiosEstudios y y mapasmapas geomorfolgeomorfolóógicosgicosEstudiosEstudios sismolsismolóógicosgicosEstudios de suelos (estudios geotEstudios de suelos (estudios geotéécnicos)cnicos)EstudiosEstudios de de estabilidadestabilidad de de laderasladerasEstudiosEstudios de de erosierosióónnEstudios hidrolEstudios hidrolóógicos (Para lotes con limitaciones gicos (Para lotes con limitaciones relacionadas con erosirelacionadas con erosióón, inundacin, inundacióón o avenidas n o avenidas torrenciales).torrenciales).Estudios de inundaciEstudios de inundacióón (Para lotes con limitaciones n (Para lotes con limitaciones relacionadas con inundacirelacionadas con inundacióón o avenidas torrenciales).n o avenidas torrenciales).

Documentos que se deben incluir en los Documentos que se deben incluir en los estudios de estabilidad de laderasestudios de estabilidad de laderas

PerforacionesPerforaciones o o sondeossondeos..EnsayosEnsayos de de laboratoriolaboratorio..AnAnáálisislisis de de estabilidadestabilidad estestááticatica..AnAnáálisis de estabilidad teniendo en cuenta lisis de estabilidad teniendo en cuenta eventos seventos síísmicos.smicos.Recomendaciones y diseRecomendaciones y diseñño de las obras o de las obras para garantizar la estabilidad.para garantizar la estabilidad.

Limitaciones a las edificaciones sobre Limitaciones a las edificaciones sobre laderasladeras

No se permite la construcciNo se permite la construccióón de edificaciones sobre taludes o laderas n de edificaciones sobre taludes o laderas con pendiente natural original del terreno superior al 57%. con pendiente natural original del terreno superior al 57%. ((AnguloAngulode de inclinaciinclinacióónn con la horizontal superior a 30con la horizontal superior a 30ºº).).

No se permite la realizaciNo se permite la realizacióón de cortes para construir terrazas n de cortes para construir terrazas destinadas a la colocacidestinadas a la colocacióón de edificaciones en laderas con pendiente n de edificaciones en laderas con pendiente natural del terreno superior al 57%. natural del terreno superior al 57%. ((AnguloAngulo de de inclinaciinclinacióónn con la con la horizontal superior a 30horizontal superior a 30ºº.).)

Los muros entre terrazas de construcciones sobre laderas (con Los muros entre terrazas de construcciones sobre laderas (con pendiente inferior al 57%) para la construccipendiente inferior al 57%) para la construccióón de edificaciones, n de edificaciones, deben construirse utilizando muros rdeben construirse utilizando muros ríígidos que garanticen factores de gidos que garanticen factores de seguridad al seguridad al volcamientovolcamiento y deslizamiento superiores a 1.5.y deslizamiento superiores a 1.5.

Todas las terrazas de construcciones sobre ladera (con pendienteTodas las terrazas de construcciones sobre ladera (con pendienteinferior al 57%), deben realizarse totalmente en corte. inferior al 57%), deben realizarse totalmente en corte.

No se permite la construcciNo se permite la construccióón de edificaciones sobre rellenos en n de edificaciones sobre rellenos en ladera.ladera.

No se permite la construcción deedificaciones sobreladeras con más del

57 %

57 % de pendienteoriginal.

No se permite la construcción deedificaciones sobrerellenos a media ladera.

Cada ciudad colombiana debe tener un cCada ciudad colombiana debe tener un cóódigo digo para construcciones sobre ladera de acuerdo a para construcciones sobre ladera de acuerdo a sus caractersus caracteríísticas geolsticas geolóógicas y geotgicas y geotéécnicascnicas