UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAESCUELA DE POST GRADOMAESTRIA EN INGENIERIA CIVILGEOTECNIA AVANZADATEMA:ESTABILIZACION DE TALUDES EN PUNTA ARENAS TALARA

ESTABILIZACION DEL RACK DE TUBERIAS DE PATIO DE TANQUES TABLAZO A LA REFINERIA TALARA

EN LAS SIGUIENTES DIAPOSITIVAS S MOSTRAR UN CASO PRACTICO DE UNA DE LAS FORMAS COMO SE PUEDEN ESTABILIZAR TALUDES, SE TOMARA COMO EJEMPLO EL RACK (CONJUNTO) DE TUBERIAS QUE BAJAN DEL TABLAZO DE TALARA EN LA ZONA DE PUNTA ARENAS HACIA LA REFINERIA TALARA

RACK DE TUBERIAS INICIA EN PATIO DE TANQUES TABLAZOBAJA POR EL CERRO Y TERMINA EN LA REFINERIA TALARAESTABILIZACION DEL RACK DE TUBERIAS DE PATIO DE TANQUES TABLAZO A LA REFINERIA TALARA

COMO OBSERVACION SE PODRA INDICAR QUE EN EL COMPLEJO HABITACIONAL DE PUNTA ARENAS YA HAN OCURRIDO DESASTRES POR DESLIZAMIENTO DE SUELO, A RAIZ DE ESO SE HAN COLOCADO GAVIONES EN DISTINTAS ZONAS COMO MEDIDAS DE PREVENCION

GAVIONES EN QUEBRADA N 1GAVIONES COLOCADOS EN QUEBRADA N 2

CANAL DE TERRENO NATURAL CONSTRUIDO EN LAS FALDAS DE LOS CERROSNOTESE COMO UN SUBDIMENSIONAMIENTO O FACTOR DE SEGURIDAD BAJO HACE FALLAR LOS GAVIONES EN LA QUEBRADA N 1 DE PUNTA ARENAS

VISTAS GENERALES DEL COMPLEJO HABITACIONAL(NOTESE EL CERRO EN LA PARTE POSTERIOR)

Geologa Local.Geomorfologa.El rea de estudio se ubica en la zona erosional, formada entre la planicie de Tablazo y la terraza baja marina, entre los cuales existe un desnivel aproximado de 70 m.

La pendiente longitudinal en los primeros 360 m. de longitud medidos desde el Patio de Tanques Tablazo es casi plana Luego el rack se emplaza sobre una pendiente moderada (9) a empinada (20), siendo el tramo 0+580 al 0+640 el mas critico.

ANALISIS

INICIO DEL RACK EN EL TABLAZORECORRIDO DEL RACK HACIA LA REFINERIA TALARA

El piso de las quebradillas tienen pendientes longitudinales relativamente moderadas con flancos de alta pendiente. Debido a la susceptibilidad ante la erosin, en la parte baja forma deltas de depsitos de sedimentos donde el relieve es bastante suave.

Geodinmica.La planicie del Tablazo se halla en proceso de erosin, acelerado por la debilidad del substratum que en la mayora de los casos hace producir en pequea escala derrumbes y en reas mayores deslizamientos rotacionales. En el rea se ha podido distinguir que la mayor parte de la cornisa se halla en proceso de erosin produciendo derrumbes de pequea a mediana magnitud (foto N 3.4).

Foto N 3.5 Deslizamiento en el tramo superior.

Foto N 3.6 Deslizamiento en el cambio de pendiente.

.Foto 3.6 Deslizamiento en la cuenca izquierda.

Litologa.De acuerdo al mapeo realizado se ha encontrado los siguientes estratos Sedimentarios.

Foto N 3.8 Detalle del deposito aluvial.

Estructuras.Los estratos conglomerdicos al igual que los depsitos aluviales se hallan en una posicin sub-horizontal, favoreciendo de alguna manera a la estabilidad de la planicie o terraza baja (foto N 3.11).

Foto N 3.11 Detalle de la posicin de los depsitos aluviales y conglomerdicos.

Hidrogeologa.Las aguas pluviales discurren en forma natural sobre la superficie del terreno activando las lneas de talweg, que de acuerdo al tipo de suelo y la geomorfologa definen el cauce de mayor drenaje, al cual por su magnitud se le conoce como quebradas y escorrentas. Las quebradas drenan las aguas pluviales del Tablazo y causan una notable depresin en el terreno; en pocas de intensas lluvias tienen un gran caudal que discurren lentamente al llegar al lecho que posee una pendiente suave que llega a 6% como mximo.Las escorrentas o quebradas menores tienen carcter local y drenan las aguas pluviales de los taludes del Tablazo. Su caudal es de rgimen temporal, pero de mayor velocidad condicionada por la elevada pendiente del terreno.

Foto N 3.13 Cuenca tpica de drenaje fluvial.

Geodinmica Interna.

Figura 3.3 Fenmeno de subduccin de PlacasFigura 3.4 Mapa de distribucin de mximas intensidades ssmicas observadas en el norte del pas (Fuente CISMID).Geodinmica Externa.Las fuerzas de la geodinmica externa en la zona de Talara estn ligados principalmente a la ocurrencia excepcional del Fenmeno El Nio.

CARACTERIZACIN GEOMECNICA DE SUELOS Y TALUDES.

Figura 4.1: Esquema donde se ubican las excavaciones realizadas para la exploracin de suelos.

MaterialPeso unit.Seco(gr/cm3)Peso unit. Hmedo.(gr/cm3)Angulo de friccin.().Humedad.(%).Cohesin compactada.(t/m2)Cohesin saturada.(t/m2)GC (gravas arcillosas, material de cobertura superficial presente en la planicie del tablazo, T-1) 2.442.863410.50.000.00CH (Arcillas inorgnicas de plasticidad elevada, suelo residual de estratos lutceos, T-2 y DN-1)1.872.192016.8510.51.12CL (arcillas inorgnicas de plasticidad media, presente en la terraza baja, T-4).2.392.812822.58.791.32

CARACTERIZACIN DE TALUDES.los taludes corresponden a la pendiente de los planos inclinados de formaciones naturales como cerros o de aquellas estructuras construidas por el hombre como muros de embalses o rellenos. La estabilidad de un talud natural de corte o relleno comnmente se evala mediante mtodos de estabilidad basados en el equilibrio lmite del suelo. Estos mtodos toman en cuenta los factores principales que influyen en la resistencia del suelo o masa rocosa. La cuantificacin de la estabilidad de un talud se basa en el concepto de factor de seguridad; mas adelante se realizara la caracterizacin de los taludes presentes en la zona del Rack de Tuberas, mediante la descripcin geotcnica de estos y la determinacin o estimacin del factor de seguridad a partir de los parmetros de resistencia calculados en la caracterizacin de suelos.

Figura N 4.4 Ubicacin de los taludes estudiados.

CARACTERIZACIN INGENIERO GEOLGICA DE LOS TALUDES.TALUD 01 (Bloque: C-40).

Foto N 4.1: Talud 01Figura N 4.5: Lnea de Mxima Pendiente Talud 01 (lado derecho de Rack).

TALUD 02 (Bloque: D-30).

Foto N 4.2: Talud 02.Figura N 4.6: Lnea de Mxima Pendiente Talud 02(lado izquierdo del Rack).

TALUD 03 (Bloque: F-30).

Foto N 4.3: Talud 03.Figura N 4.7: Lnea de Mxima Pendiente Talud 03 (Lado derecho del rack de tuberas).

TALUD 04 (Bloque: F-30, E30).

Foto N 4.4: Talud 04.Figura N 4.8: Lnea de Mxima Pendiente Talud 04 (lado izquierdo del Rack de tuberas).

TALUD 05 (Bloque G-40).

Foto N 4.5: Talud 05.Figura N 4.9: Lnea de Mxima Pendiente Talud 05 (lado derecho del Rack de tuberas).

TALUD 06 (Bloque G-30).Figura N 4.10: Lnea de Mxima Pendiente Talud 06 (Plataforma pozo abandonado).

EVALUACIN DE ESTABILIDAD DE TALUDES.El estudio de estabilidad de los taludes presentes en la zona del Rack de Tuberas, fue analizado considerando la seccin ms crtica, desde le punto de vista geotcnico y de la conformacin natural del terreno (topografa).Las secciones correspondientes, presentadas en la caracterizacin ingeniero geolgica, ilustran la disposicin en planta de las secciones seleccionadas.La evaluacin de la estabilidad de los taludes se efectuara considerando las condiciones de operacin actual (condicin drenada) y las implcitas en condiciones extremas en presencia del fenmeno El Nio (condicin no drenada).para cada caso se desarrollar el anlisis de estabilidad bajo condiciones esttica y pseudo-esttica (ssmica).

ANLISIS SSMICO.Predecir con precisin cuales laderas se movern y el grado de severidad del movimiento que se producir bajo la influencia de determinada vibracin ssmica es difcil. El comportamiento ssmico de una ladera puede evaluarse desde varios caminos y puede ser usado para estudios de amenaza regional o para estudios de movimientos de masa disparados por un evento en particular. Las tres aproximaciones bsicas para analizar el comportamiento ssmico de una ladera son:Aproximacin estadstica, en la cual la amenaza es avaluada a travs de una correlacin de los movimientos de masa ocurridos en el pasado a travs de una correlacin de los movimientos de masa ocurridos en el pasado con varios factores de influencia (Smiles and Keefer, 1999).Anlisis pseudo-esttico, que busca por medio de un anlisis de factor de seguridad, identificar la aceleracin critica, y despus, la mxima aceleracin del terreno bajo la cual ocurrira el desplazamiento (Harp and Wilson, 1995; Smiles and Keefer, 1999)Mtodos de desplazamiento permanentes, los cuales proveen informacin que considera el desempeo actual de la ladera, a travs del clculo de ndices de desplazamiento actual o relativo, con base en caracterizaciones comnmente aceptadas de la severidad de la vibracin ssmica (Jibson, 1993; Smiles and Keefer, 1999).

MTODOS DE ANLISIS.Mtodo de Bishop.- Mtodo de Janb.- Mtodo de SpencerMtodo de Morgenstern y Price.- Mtodo de Sarma.- 2. SOFTWARE STB2004.el programa puede ser bajado del Internet, libre de cargo, desde la pagina http://geo.verruijt.net. Las versiones actualizadas del programa saldrn a la luz en esta pgina CONSIDERACIONES DE ANLISIS.NIVEL FRETICO.GEOMETRA.MATERIALES.

FACTORES DE SEGURIDAD.Fuente: Knight Pisold Consulting S.A.Cuadro N 4.7: Factores de seguridad mnimos aceptables empleando los mtodos de equilibrio limite.

CondicinEstndar.Criterio de seguridad.Condiciones estticas.Factores de seguridad de mtodos de equilibrio limite.FS = 1.5 Condiciones normales.FS = 1.3 Condiciones extremas.Ssmico sobre condiciones pseudo estticas.Perdidas de estabilidad.FS = 1.0

RESULTADOS ESTATICOS.

Caso.Descripcin.Tipo de falla.Factor de seguridad.Esttico.Pseudo esttico (ag=0,35g)Talud 01Talud ubicado entre las secciones 05 y 10 (Progresivas 0+128.95 a 0+238.25), al lado derecho del Rack de TuberasRotacional; deslizamiento superficial a media.0,7520,422Talud 02Talud ubicado entre las secciones 05 y 18 (Progresiva 0+128.95 a Progresiva 0+392.01),al lado izquierdo del Rack de Tuberas.Traslacional; deslizamiento superficial a media.0,7880,478Talud 03Talud desarrollado entre el cambio de pendiente de la parte superior del Rack de Tuberas y el Pozo abandonado, lado derecho del Rack de tuberas.Traslacional, asentamiento; deslizamiento superficial a media..1,0380,558Talud 04Talud ubicado entre las secciones 20 y 23 (Progresivas 0+427.07 a 0+491.61), al lado izquierdo del Rack de Tuberas.Traslacional; lavado superficial1,3830,749Talud 05Talud entre las secciones 25 y 30 (progresivas 0+556.41 a 0+623.83), lado derecho del Rack de tuberas.Traslacional, asentamiento; deslizamiento superficial..1,3050,660Talud 06Talud desarrollado sobre estratos lutceos no consolidados, soporta la estructura del pozo abandonadoBloque traslacional; deslizamiento medio a profundo0,9790,518

RESULTADOS DINAMICOS.Los resultados del anlisis ssmico sobre condiciones extremas se resumen en el Cuadro N 4.9. Bajo estas condiciones, todos los casos experimentan factores de seguridad por debajo del estndar, indicando esto que todas las estructuras son susceptibles a fallar en caso de presentarse un evento ssmico en condiciones extremas de operacin.

CARACTERIZACIN HIDROLGICA.

Figura 5.1 Esquema de ubicacin de las cuencas en la zona del Rack de Tuberas.

ALTERNATIVAS PROPUESTAS PARA LA ESTABILIZACIN DE SUELOS Y TALUDES PRESENTES EN EL RACK DE TUBERAS.

ALTERNATIVA 1: SISTEMA DE GAVIONES.Los gaviones son cajones de malla de alambre galvanizado que se rellenan de cantos de roca.Algunas de las ventajas de un muro en gaviones son las siguientes:Simple de construir y mantener y utiliza los cantos y piedras disponibles en el sitio. Se puede construir sobre fundaciones dbiles. Su estructura es flexible y puede tolerar asentamientos diferenciales mayores que otro tipo de muros y es fcil de demoler o reparar.

ALTERNATIVA 2: TIERRA REFORZADA CON MANTA GEOTEXTIL.Las estructuras de tierra reforzada son terraplenes donde el suelo es su principal componente; y dentro de este, en el proceso de compactacin, se colocan elementos de refuerzo para aumentar su resistencia a la tensin y al cortante. Internamente deben su resistencia principalmente, al refuerzo y externamente actan como estructuras masivas por gravedad. Son fciles de construir. Utilizan el suelo como su principal componente. Puede adaptarse fcilmente a la topografa. Permite construirse sobre fundaciones dbiles, tolera asentamientos diferenciales y puede demolerse o repararse fcilmente, pero se requiere espacio disponible superior al de cualquier otra estructura de contencin.Figura 6.2 Sistema de Muros a base de tierra reforzada con manta geotextil.

ALTERNATIVA 3: SISTEMA DE MUROS CRIBA.El muro criba es bsicamente una estructura parecida a una caja formada por prefabricados de concreto entrelazados. El espacio interior de las cajas se rellena con suelo granular permeable o roca para darle resistencia y peso, conformando un muro de gravedad. Generalmente existen dos tipos de prefabricados que se colocan en forma paralela a la superficie del talud o normal a este

SOLUCIN TCNICA ADOPTADA.

TALUD 01 (Bloque: C-40).Para la estabilizacin de este talud se propone la construccin de un muro de contencin de 8m de altura, entre las secciones 05 y 07, a la altura de la cota 68 y de 50m de longitud, tal como se muestra en la Figura 6.5. (Ver plano de ubicacin de las medidas de proteccin y estabilizacin).

Figura 6.5: Seccin Tpica de Muro de Contencin M-3, ubicado en el Talud 01.

TALUD 02 (Bloque: D-30).Se propone proteger este talud mediante la construccin en el pie de talud (cota 69) de un muro de contencin de 6m de altura, que debera estar ubicado entre las secciones 05 y 07 con una longitud de 40m, tal como se muestra en la Figura 6.6 y en el plano de ubicacin de de las medidas de proteccin y estabilizacin.

Figura 6.6: Seccin Tpica de Muro de Contencin M-4, ubicado en el Talud 02.

TALUD 03 (Bloque F-30).Como se pudo apreciar en la caracterizacin ingeniero geolgica de este talud, es el que presenta mayores problemas de asentamientos y corrimientos de masas de suelo, poniendo en serio riesgo la estructura misma del Rack de Tuberas.Para la estabilizacin y proteccin de este talud se propone la construccin de dos muros de contencin; el primero ubicado entre las secciones 22+25 y 24+8, a la altura de la cota 47 con una longitud de 30m y 6m de altura. (Figura 6.7).

Figura 6.7: Seccin Tpica de Muro de Contencin M-2, ubicado en el Talud 03.

TALUD 04 (Bloque: F-30, E30).Para la recuperacin de este talud se propone la construccin de un muro de contencin entre las secciones 20 y 22, este muro tendra una altura de 6m entre las secciones 20-21, y 4m entre las secciones 21-22, ocupando una longitud total de 45m a la altura de la cota 53. (Figura 6.9).

Figura 6.9: Seccin Tpica de Muro de Contencin M-7, ubicado en el Talud 04.

TALUD 05 (Bloque G-40).Para la recuperacin de este talud se propone la construccin de un muro de contencin en el pie de talud (altura de la cota 19), por la geometra que presenta este talud se propone la construccin de un muro de 30m con alturas que varan de 6m en la seccin 27, 5m en la seccin 28 a 3m en la seccin 29, adaptndose as a la topografa presente.

Figura 6.10: Seccin Tpica de Muro de Contencin M-5, ubicado en el Talud 05.

TALUD 06 (Bloque G-30).Este talud es el formado por la plataforma del pozo abandonado; para su estabilizacin se propone la construccin de un muro de contencin en el pie del talud (altura de la cota 39), muro de contencin que tendra una altura de 6m y una longitud de 55m. Estara ubicada entre las secciones A-B-C definidos en el plano de ubicacin de de las medidas de proteccin y estabilizacin.

Figura 6.11: Seccin Tpica de Muro de Contencin M-6, ubicado en el Talud 06.

CRITERIOS GENERALES DE DISEO.En el diseo de este tipo de estructuras, deben ser encarados problemas hidrulicos y estticos.Los clculos hidrulicos son: El dimensionamiento del vertedero, para permitir el flujo del caudal de crecida mxima, Dimensionamiento del cuenco de disipacin, para evitar la erosin del cauce aguas abajo Y la verificacin contra el sifonamiento del terreno debajo y a los lados de la estructura, para que las aguas de filtracin no acarreen consigo las partculas ms finas con la consiguiente posible socavacin de la obra.Los clculos estticos son:Verificaciones de estabilidad, al deslizamiento y vuelco, del dique; al flotamiento, del cuenco de disipacin; de resistencia de la estructura y del terreno de fundacin. En general los clculos son realizados en la seccin ms crtica, es decir por debajo del vertedero.

COMPLEJO HABITACIONAL DE PUNTA ARENAS - TALARA

COMPLEJO HABITACIONAL DE PUNTA ARENAS - TALARA

COMPLEJO HABITACIONAL DE PUNTA ARENAS - TALARA

VISTA PANORAMICA UBICADO AL LADO DE LA REFINERIA TALARA

COLOR AMARILLO: ARCILLAS EXPANSIVASPUNTA ARENAS

COLOR AMARILLO: ARCILLAS EXPANSIVASPUNTA ARENAS

PUNTA ARENASCOLOR AMARILLO: ARCILLAS EXPANSIVAS

PUNTA ARENASCOLOR AMARILLO: ARCILLAS EXPANSIVAS

HACE MUCHOS AOS QUE NO SE HAN REALIZADO GRANDES ESTUDIOS EN PUNTA ARENAS, SIN EMBARO EN LA REFINERIA TALARA (CONTIGUA A PUNTA ARENAS) SI SE HAN REALIZADO VARIOS ESTUDIOS COMO LOS QUE SE MUESTRAN: