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METODOLOGIA DE EVALUACION Y MITIGACION DE RIESGOS EN

EXCAVACIONES PROFUNDAS EN LOS SUELOS ARENOSOS DE BOGOTÁ

ANDREA NATALIA RODRÍGUEZ CASTILLA

Ilustración 1 Sistema de Estabilidad de Taludes Tomada de www.civilgeeks.com

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Tabla de contenido INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................... 4

CAPÍTULO 1. GENERALIDADES .............................................................................................. 5

OBJETIVO ............................................................................................................................. 5

JUSTIFICACIÓN .................................................................................................................... 5

ALCANCE Y LIMITACIONES ................................................................................................. 5

GLOSARIO ............................................................................................................................ 6

CAPÍTULO 2. ÁREA DE ESTUDIO E INFORMACIÓN BÁSICA ................................................ 8

2.1 INFORMACIÓN PROPIA DEL SUELO ............................................................................. 8

2.2 CARACTERIZACIÓN DE LA EXCAVACIÓN .................................................................... 8

2.3 CARACTERIZACIÓN DEL ENTORNO ............................................................................. 9

CAPÍTULO 3. FORMULACIÓN DE POSIBLES PROCESOS CONSTRUCTIVOS ..................... 9

CAPÍTULO 4. EVALUACIÓN DE AMENAZA ............................................................................10

4.1 FACTORES DETONANTES ............................................................................................10

4.1.1 NATURALES ............................................................................................................10

4.1.2 ANTRÓPICAS NO INTENCIONALES .......................................................................15

4.1.3 SOCIAL .....................................................................................................................16

4.2 ANÁLISIS DE AMENAZAS ..............................................................................................16

CAPÍTULO 5. EVALUACIÓN DE VULNERABILIDAD ...............................................................18

5.1 PARÁMETROS DE VULNERABILIDAD ..........................................................................19

5.1.1 ESTABILIDAD DE LA EXCAVACIÓN .......................................................................19

5.2 ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD ...................................................................................21

CAPÍTULO 6. DETERMINACIÓN DE RIESGOS ......................................................................22

CAPÍTULO 7. DETERMINACIÓN DE LÍMITES ACEPTABLES .................................................24

CAPÍTULO 8. MEDIDAS DE MITIGACIÓN DEL RIESGO DURANTE LA EJECUCIÓN DE EXCAVACIONES PROFUNDAS ..............................................................................................25

8.1 MEDIDAS DE MITIGACIÓN DEL RIESGO ......................................................................25

8.2 PLAN DE SEGUIMIENTO Y CONTROL ..........................................................................25

8.3 PLAN DE CONTINGENCIA .............................................................................................29

8.3.1 ETAPA DE PREPARACIÓN .....................................................................................30

8.3.2 ETAPA DE RESPUESTA ..........................................................................................32

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8.3.3 ESTRATEGIA DE PREVENCIÓN Y CONTROL ........................................................33

8.3.4 RESPONSABILIDADES ............................................................................................33

8.3.5 ESTRATEGIAS OPERATIVAS .................................................................................34

8.3.6 REFERENCIAS DE EMERGENCIAS ........................................................................35

CAPÍTULO 9. REHABILITACIÓN..............................................................................................35

9.1 REHABILITACION ANTICIPADA (Primera Fase) ............................................................36

9.2 REHABILITACION A MEDIANO Y LARGO PLAZO (Segunda Fase) ..............................36

BIBLIOGRAFIA .........................................................................................................................37

ANEXOS ...................................................................................................................................38

MEDIDAS DE MITIGACIÓN DEL RIESGO ...............................................................................39

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INTRODUCCIÓN

La evaluación y mitigación de riesgos es una actividad cada vez más importante en la actualidad, nos proporciona una serie de herramientas y lineamientos direccionados a evaluar las situaciones de amenaza y de manera preventiva analizar y establecer las acciones contendientes a disminuir la probabilidad de ocurrencia. Las entidades públicas en su afán de cumplir con la responsabilidad social y en aras de preservar lo estipulado en diferentes apartados de la constitución política, han documentado información y modelos a implementar para la evaluación y mitigación de riesgos en operaciones de obra civil, actividad que por su complejidad ocupa los primeros lugares en generación de accidentes, enfermedades laborales y daño a la infraestructura. El presente documento tiene como finalidad establecer una serie de direccionamientos a las partes involucradas en la ejecución de excavaciones profundas en suelos arenosos, con respecto a la identificación de peligros, determinación de escenarios de amenaza y vulnerabilidad, y análisis, cuantificación y mitigación de riesgos, la realización de excavaciones comprende un repertorio de situaciones que pueden convertirse de alto riesgo tanto para las personas como para la infraestructura que se encuentre en el área de influencia, el control y seguimiento de procesos, el análisis de posibilidades, la medición de la probabilidad de ocurrencia y la identificación de acciones para evitar circunstancias de peligro son fundamentales para el desarrollo óptimo de las actividades en las cuales evitar accidentes y costos adicionales son indispensables. Un escenario donde se relacionen excavaciones profundas, territorio urbano consolidado y suelos arenosos se considera un escenario de alto riesgo, por lo que se dedica este trabajo a la metodología del análisis propio de las situaciones de riesgo establecidas en este y a la sugerencia de posibles medidas de mitigación.

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CAPÍTULO 1. GENERALIDADES

OBJETIVO Determinar y documentar los lineamientos y secuencias para el análisis, evaluación, valoración y mitigación de riesgos en la ejecución de excavaciones profundas en suelos arenosos saturados y parcialmente saturados para la ciudad de Bogotá D.C.

JUSTIFICACIÓN La ejecución de excavaciones profundas lleva consigo una serie situaciones que aunadas a demás condiciones establecen escenarios de peligro, tanto para la estabilidad de la infraestructura como para la seguridad de las personas que se encuentran ejecutando la actividad, siendo así, en indispensable el análisis exhaustivo de los factores de vulnerabilidad y amenaza para determinar un acertado panorama de riesgos, que a su vez permita la identificación de tareas y/o actividades a realizar con el fin de mitigar peligros y establecer acciones preventivas, correctivas y planes de contingencia para situaciones que puedan presentarse evitando pérdidas humanas, costos adicionales y problemas legales generados por causa y con ocasión de la excavación.

ALCANCE Y LIMITACIONES La presente metodología está principalmente diseñada para la ejecución de excavaciones profundas en los suelos arenosos ubicados dentro del territorio de la ciudad de Bogotá D.C., por lo tanto, y con base en la información suministrada por el distrito en el Decreto No 523 del 16 de Diciembre de 2.010 Denominado “Por el cual se adopta la Microzonificación Sísmica de Bogotá D.C.” Precisamente el artículo No 2 en el cual se fijan y determinan las zonas geotécnicas y de respuesta Sísmica de la Ciudad de Bogotá D.C. se puede delimitar los sectores en los cuales es aplicable. Siendo en su mayoría a zonas comprendidos en las localidades de Kennedy, Puente Aranda, y Bosa, ya que en estos lugares se encuentran suelo aluvial grueso a medio (arenas arcillosas sueltas a compactas) que se caracterizan por tener de mediana a alta capacidad portante poco comprensibles, susceptibles a licuación e inestables en excavación a cielo abierto. Se establecen las pautas de evaluación y mitigación de riesgos en excavaciones profundas lineamientos que en su gran mayoría aplican para otro tipo de excavaciones, sin embargo, las pautas para el tipo de suelo deben ser analizadas propiamente cuando se encuentre una capa de otro material diferente a arenas. Como una limitación se señala el hecho, que en el presente documento no se hace énfasis en los procesos constructivos realizados para la ejecución de excavaciones profundas, toda vez,

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que el enfoque dado para la metodología es la formulación, evaluación, análisis y mitigación de riesgos. Se identificarán algunos procedimientos utilizados frecuentemente, sus características y criterios de diseño se explican someramente, con el objetivo de otorgar una herramienta más completa.

GLOSARIO Aluvial: Terreno que se ha formado a partir de materiales arrastrados y depositados por corrientes de agua Amenaza: Situación que constituye una posible causa de riesgo o perjuicio para alguien o algo Ángulo de fricción: Es la fuerza de rozamiento entre dos superficies en contacto a la fuerza que se opone al movimiento de una superficie sobre la otra (fuerza de fricción cinética) o a la fuerza que se opone al inicio del movimiento (fuerza de fricción estática). Apuntalamiento: Sistema compuesto por una serie de puntales o postes que actúan en conjunto destinados a asegurar y ofrecer sostén a estructuras; por lo general son transitorios y se emplean en casos de inestabilidad. Asentamiento: Proceso de disminución de volumen por reducción de relación de vacíos debido a la eliminación de aire y agua de poros, causado por Aumento de Esfuerzos verticales. Cohesión: Es la atracción entre moléculas que mantiene unidas las partículas de una sustancia, en particular tratándose de terrenos o tipos de suelos. Colapso: Destrucción o ruina súbita de un sistema o una estructura. Esfuerzo Cortante: Fuerza interna que desarrolla el suelo en respuesta a una fuerza cortante y que es tangencial a la superficie sobre la que actúa. Estabilidad: Propiedad de un cuerpo de mantenerse en equilibrio estable o de volver a dicho estado tras sufrir una perturbación. Excavación: Movimiento de tierras realizado a cielo abierto y por medios manuales, utilizando pico y palas, o en forma mecánica con excavadoras, y cuyo objeto consiste en alcanzar el plano de arranque. Extensómetro: Instrumento utilizado para medir desplazamientos o deformaciones en un espécimen sometido a esfuerzos de cualquier tipo. F’c: Esfuerzo máximo a la compresión del concreto. Hincado: Proceso de introducir o clavar una cosa en otra. Inclinometro: Instrumento de control principalmente utilizado para medir la deformación bajo la superficie horizontal en un pozo de sondeo. Se puede utilizar para controlar la deformación lateral de suelo y roca en las diferentes aplicaciones geotécnicas tales como excavaciones profundas, el diafragma y muros de contención, alta excavación abierta y la estabilidad de terraplenes. ISO: International Organization for Standardization (Organización Internacional para la Estandarización). Estado Límite de Falla: Agotamiento de la capacidad de carga de la estructura o de cualquiera de sus componentes Estado Límite de Servicio: Aquellas situaciones para las que, de ser superadas, puede considerarse que la estructura pierda el correcto funcionamiento.

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Estudio Geomorfológico: Estudio de las formas de la superficie terrestre enfocado a describir, entender su génesis y entender su actual comportamiento. Estudio Hidrogeológico: Estudio sobre el almacenamiento, circulación y distribución de las aguas terrestres en las zonas saturadas y no saturadas de las formaciones geológicas, teniendo en cuenta sus propiedades físicas y químicas, sus interacciones con el medio físico y biológico y sus reacciones a la acción del hombre. Estudio Hidrológico: Estudio de la distribución, espacial y temporal, y las propiedades del agua presente en la atmósfera y en la corteza terrestre. Esto incluye las precipitaciones, la escorrentía, la humedad del suelo, la evapotranspiración y el equilibrio de las masas glaciares. Nivel Freático: Altura que alcanza la capa acuífera subterránea más superficial. Piezómetro: Instrumento utilizado para medir la cabeza de presión de los fluidos en el interior de masas de suelo y roca, que consiste en una cavidad separada del suelo o de la roca por un elemento poroso, y un mecanismo que permite leer la presión del fluido en la cavidad. El extremo inferior y el elemento poroso del piezómetro deben quedar sellados para impedir el flujo de agua desde el exterior. Presión de Poros: Presión transmitida a través del agua, que se encuentra en los espacios libres del suelo. Presión Geostática: Presión del peso de la sobrecarga, o roca suprayacente, sobre una formación. Suelo: Es un medio poroso, biológicamente activo y estructurado, desarrollado en la superficie emergida de la Tierra. Suelo Saturado: Suelo que ha absorbido la mayor cantidad posible de agua. Vulnerabilidad: Es la incapacidad de resistencia cuando se presenta un fenómeno amenazante, o la incapacidad para reponerse después de que ha ocurrido un desastre.

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CAPÍTULO 2. ÁREA DE ESTUDIO E INFORMACIÓN BÁSICA1

2.1 INFORMACIÓN PROPIA DEL SUELO Se establece como entrada toda la información referente al modelo geológico-geotécnico del sector en el que se va a ejecutar el proyecto. Dado que la presencia de riesgos depende en gran parte de las características propias del suelo y sus condiciones la interacción para lo cual se requiere como mínimo de la siguiente información: INFORMACIÓN PRELIMINAR

● Planos de zonificación de amenaza ● Plan de Ordenamiento Territorial de Bogotá D.C. ● Zona geotécnica de Bogotá D.C. ● Eventos registrados

INFORMACIÓN DE CAMPO

● Condiciones Geológicas y Geotécnicas ● Estructura del Terreno y sus propiedades ● Aspectos Geomorfológicos ● Condiciones Hidrogeológicas ● Condiciones Hidrológicas ● Cobertura Vegetal y Usos del Suelo ● Evaluación de la respuesta sísmica Local ● Clasificación y sectorización geomecánica y geotecnia ● Parámetro de diseño geomecánica y geotecnia ● Presiones sobre los taludes y frente de excavación

La información anterior se debe mantener en la zona donde se ejecutará el proyecto y debe registrarse su existencia física o magnética, para lo anterior se hará uso del formulario No. 1-01.

2.2 CARACTERIZACIÓN DE LA EXCAVACIÓN Las características propias de la excavación estarán supeditadas al tipo de proyecto a ejecutar, las propiedades particulares del suelo y las condiciones de los elementos presentes en el área de influencia. Será responsabilidad de personal profesional especializado determinar los modelos y análisis para determinar el área de influencia, para lo cual, en la mayoría de los casos de excavaciones profundas son fundamentados en el Artículo presentado por Peck en méxico en 1969, documento

1 Adaptado de Metodología propuesta por el IDIGER

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en el que se establece un método para la evaluación de los asentamientos producidos al ejecutar la excavación de un túnel circular. El profesional especializado deberá entregar al Director de Obra e interventoría un informe técnico con la delimitación de área de influencia de la actividad soportada por el método del cual hizo uso para su determinación.

2.3 CARACTERIZACIÓN DEL ENTORNO La ejecución de excavaciones profundas en una zona urbana como lo es la ciudad de Bogotá D.C., tiene un alto impacto en el terreno colindante a su ejecución, por lo que se debe documentar y hacer un levantamiento de la infraestructura expuesta en el área de influencia anteriormente determinada. Como mínimo se deben listar los siguientes elementos:

● Inventario de infraestructura superficial y subterránea (edificaciones, infraestructura vial, hidrosanitaria, eléctrica, telefónica, pluvial, gas etc)

● Edificaciones con usos de importancia (infraestructura educativa, hospitalaria, de transporte o almacenamiento de materiales peligrosos)

● Localización y estado de acuíferos, zonas de recarga y canales La información anterior debe ser listada en los Formatos 2-01 A y 2-01B

CAPÍTULO 3. FORMULACIÓN DE POSIBLES PROCESOS CONSTRUCTIVOS Con el fin de establecer el proceso de excavación más adecuado para el proyecto a ejecutar, el profesional especializado con la información suministrada en los apartados información propia del suelo, caracterización de la excavación y del entorno, igualmente, soportados en los parámetros de seguridad y los requisitos establecidos en la Norma sismoresistente Colombiana NSR-10 titulo H-5, debe determinar el proceso constructivo que genere menos escenarios de amenaza y cumpla con los requisitos estipulados en la normatividad aplicable, Se deben tener en cuenta aspectos técnicos, sociales, económicos, plazos del proyecto, fechas estimadas de entrega, disponibilidad de materiales, mano de obra y acceso a la misma Par el diseño de la excavación debe realizarse con dos criterios influyentes más críticos para la construcción y la vida útil de la infraestructura: A consideración deben tenerse en cuenta el estado límite de falla y de servicio

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CAPÍTULO 4. EVALUACIÓN DE AMENAZA Para realizar una objetiva y aterrizada evaluación de amenaza se requiere del análisis de dos tipos de eventualidades la susceptibilidad y los factores detonantes, posteriormente se entrecruza la información y se determinan los escenarios críticos de amenaza. Los escenarios de amenaza identificados deberán ser listados en el formato No 3-01

4.1 FACTORES DETONANTES Los factores detonantes se identifican como las actividades que se ejecutan al realizar la excavación y/o las situaciones que afectan los condiciones iniciales a las que está sometido el suelo, ya que estas acciones modifican el estado tenso-deformacional del suelo y dependiendo de las características geomecánicas, el material se direccionará a un nuevo estado de equilibrio, lo cual puede producir deformaciones o superficies de falla que puede intervenir directamente sobre la infraestructura colindante produciendole asentamientos hasta el colapso de manera repentina dependiendo de su cimentación. A pesar de que es responsabilidad del profesional que realiza la excavación determinar los factores detonantes a continuación se plantean algunos detonantes que influyen directamente en el análisis de amenaza.

4.1.1 NATURALES

4.1.1.1 LLUVIA Con base en la información suministrada por el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia IDEAM Hay precipitaciones durante todo el año en Bogotá, hasta el mes más seco aún tiene mucha lluvia. En un año, la precipitación media es 866 mm.

Grafica 1 Datos Históricos de Precipitación en Bogotá D.C.

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Tabla 1 Datos Históricos de Precipitación en Bogotá D.C.

Mes Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre

mm 34 46 67 113 102 63 47 47 56 119 112 60

La menor cantidad de lluvia ocurre en enero, el promedio de este mes es 34 mm; mientras que, 119 mm es la caída media en octubre. El mes en el que tiene las mayores precipitaciones del año, como se puede apreciar en la Grafica No 1 tomada del (Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia IDEAM, 2010) En los meses intermedios se presentan variaciones en el régimen de sol y lluvia. La regularidad de estas condiciones es diversa por efecto de los cambios climáticos sucedidos en la Cuenca del Pacífico, especialmente por los fenómenos denominados El Niño y La Niña. Durante la época de lluvias se tienen antecedentes de grandes concentraciones de agua en los cerros orientales. Precisamente, según el Instituto Distrital de Gestión de Riesgos y Cambio Climático (IDIGER) las localidades con mayor riesgo de deslizamientos son las más cercanas a los cerros, es decir, Usaquén, Chapinero, Santa Fe, Rafael Uribe Uribe, Usme y Ciudad Bolívar. Por otro lado, Engativá, Kennedy, Fontibón y Bosa son las localidades en donde más se han presentado inundaciones.

4.1.1.1.1 Deslizamientos Superficiales Ocasionados Por La Lluvia

Los deslizamientos superficiales son en los que el plano deslizante no tiene una profundidad apreciable y se ocasionan principalmente por el flujo subsuperficial en el suelo más o menos paralelo a la superficie de la ladera. Eventos ocurren por precipitación acumulada a corto plazo.

4.1.1.1.2 Deslizamientos Profundos Ocasionados Por La Lluvia

Los deslizamientos profundos son generados en la mayoría de los casos por la presión de poros positiva en el plano deslizante, inducida por el ascenso del nivel freático en el subsuelo. Estos tipos de deslizamiento requieren una gran cantidad de agua para alcanzar las condiciones detonantes en el suelo. Por tal motivo, se considera que el detonante de esta clase de deslizamientos es la cantidad de agua acumulada proveniente de periodos de lluvia previos, en un plazo mucho mayor que en el caso de los superficiales. Cuando se cuenta con información suficiente según el enfoque aquí propuesto, la metodología consiste en establecer la variabilidad anual del nivel freático en función de la cantidad de lluvia infiltrada anual.2 2 Fragmento Tomado de Guía Metodológica para Estudios de Amenaza, Vulnerabilidad y Riesgo por Movimientos en Masa SERVICIO GEOLOGICO COLOMBIANO SGC.

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4.1.1.2 SISMO Fenómeno Natural que se presenta con movimientos vibratorios, rápidos y violentos de la superficie terrestre, provocados por perturbaciones en el interior de la Tierra (choque de placas tectónicas).

4.1.1.2.1 RESPUESTA SISMICA3

La respuesta Sísmica de una estructura está representada por las deformaciones y fuerzas que aparezcan en ella al verse sujeta a la acción de un sismo. (Suarez, 1998) Al llegar la onda sísmica a un sitio sus características cambian y se generan unos efectos.

• Amplificación • Licuación • Compactación Dinámica • Deslizamientos

3 Tomado de Deslizamientos y Estabilidad de Taludes en Zonas Tropicales Jaime Suarez 1998

Ilustración 2 Efectos de los Terremotos sobre el Suelo

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Con base en la delimitación de los sectores a los cuales es aplicable esta metodología, y la información suministrada en la tabla No 2 “Descripción de las zonas de respuesta sísmica del decreto No 523 de 16 de Diciembre de 2010 en los suelos de zona aluvial se puede identificar una velocidad de onda promedio 50 m Vs (m/s) de 175 -300, humedad promedio 50m Hn entre 25% - 50% con unos efectos de amplificación y licuación predominante.

Amplificación

La modificación de la señal sísmica debida a la influencia de las condiciones geológicas y topográficas durante o después de un terremoto, se conoce como efecto local. Esta modificación consiste en la amplificación fuerte de la señal así como una mayor duración de la misma y la modificación de su contenido frecuencial. De este modo, el daño causado por sismos es fuertemente dependiente de las condiciones locales del terreno y por tanto la caracterización del subsuelo es un tema de considerable interés en ingeniería. Así, frente a un movimiento sísmico las capas de suelo actúan como filtros de frecuencias, de manera que modifican la energía que transmiten a la estructura. Se ha observado, que los depósitos de suelo amplifican el movimiento o señal de entrada cuando las frecuencias predominantes son bajas (periodos altos), mientras que los suelos rígidos lo hacen con señales cuyas frecuencias predominantes son altas (periodos bajos). En valles aluviales sobre roca dura, ocurren interferencias de onda debido a: - Reflecciones múltiples, - difracciones, - Conversiones de modo cuerpo a superficie. El factor de amplificación es el aumento de la aceleración en la superficie del terreno comparada con la aceleración en la roca a profundidad.

Ilustración 3 Efectos de la Onda Sísmica

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Licuación

Los mantos de arenas saturadas sueltas y arenas parcialmente saturadas sueltas son muy vulnerables a la licuación durante la ocurrencia de un sismo. La infraestructura que se encuentre soportada en este tipo de suelos licuables es susceptible al colapso en caso de un sismo, igualmente, de presentarse otras capas de suelo sobre el anteriormente mencionado pueden deslizarse durante sismos. Este fenómeno ocurre cuando la presión del fluido contenido en los espacios intergranulares aumenta repentinamente como consecuencia de la presión inducida por el paso de ondas sísmicas, haciendo que el contacto entre los granos disminuye a tal grado que el cuerpo sedimentario llega a comportarse, por unos instantes, como un líquido denso. Es decir, el suelo pierde su resistencia al esfuerzo cortante a causa de una vibración intensa y rápida, adicionalmente, cuando el movimiento cesa, el material tiende a compactarse bruscamente, produciendo las presiones intersticiales que causan la licuación. Cuando el suelo granular suelto y saturado o parcialmente saturado es sometido a vibraciones sísmicas, el suelo se contrae y desarrolla presiones de poro positivas a menos que ocurra drenaje rápido, si las presiones de poro alcanzan valores tan altos como la presión geostática vertical, la presión se anula, de esta manera, el suelo pierde la totalidad de su resistencia y se comporta como un líquido generando deformaciones significativas, sin embargo, la problemática mayor sucede cuando la actividad sísmica cesa y queda una presión de poros remanente, la cual se va a desplazar lateralmente a medida que se disipa, durante este proceso se pueden producir consecuencias sobre las capas adyacentes. La licuación solo se presenta en suelos saturados o parcialmente saturados, por lo tanto, la profundidad del nivel freático tiene una gran influencia en este efecto. Debido a análisis realizados a través del tiempo se ha determinado que los suelos más susceptibles que se presente la licuación, cualquiera de las siguientes características: Suelos No Plásticos sueltos (Arenas Finas) Suelos Pobremente gradados Suelos con partículas redondeadas Las arenas sueltas con d10 01mm y coeficiente de uniformidad Cu 5 Suelos Granulares sueltos cuya resistencia a la penetración estándar es menor o igual a 5 golpes por pie. La susceptibilidad a la licuación depende del estado el que se encuentre el material, esfuerzos, relación de vacíos y densidad. El sismo se puede comparar con un sistema de esfuerzos cíclicos, así la vulnerabilidad de licuación se puede se puede analizar utilizando el radio de esfuerzo cíclico

𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 = 𝜏𝜏0𝜎𝜎0

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Donde 𝜏𝜏0: Es el esfuerzo cortante dentro del suelo a una determinada profundidad 𝜎𝜎0; Es el esfuerzo vertical efectivo a la misma profundidad La licuación sucede cuando la presión de poros U es igual al esfuerzo vertical 𝜎𝜎𝜎𝜎, se involucran estos parámetros en una relación de poros ru

𝑟𝑟𝑟𝑟 =𝑈𝑈𝜎𝜎𝜎𝜎

= �𝛥𝛥𝑟𝑟𝜎𝜎′𝜎𝜎�

Cuando ru = 1 comienza la licuación

4.1.2 ANTRÓPICAS NO INTENCIONALES

4.1.2.1 INCENDIO Es un fuego no controlado en el espacio ni en el tiempo. A diferencia el fuego podemos calificarlo como controlado en el espacio (combustible limitado) y en el tiempo (se apaga cuando se quiere).

4.1.2.2 PERDIDA DE CONTENCIÓN DE MATERIALES PELIGROSOS (DERRAMES, FUGAS, ETC.) Colapso de infraestructura que contenga materiales peligrosos (fluidos, gases, etc.).

4.1.2.3 EXPLOSIÓN (GASES, POLVOS, FIBRAS, ETC.) Una explosión es una liberación súbita de gas a alta presión en el ambiente. Súbita porque la liberación debe ser lo suficientemente rápida de forma que la energía contenida en el gas se disipe mediante una onda de choque y a alta presión porque en el instante de la liberación de la presión del gas es superior a la de la atmósfera circundante. Una explosión puede resultar de una sobre presión de un contenedor o estructura por medios físicos, medios fisicoquímicos o una reacción química.

4.1.2.4 INUNDACIÓN POR DEFICIENCIAS DE LA INFRAESTRUCTURA HIDRÁULICA (REDES DE ALCANTARILLADO, ACUEDUCTO, ETC.) Sucede cuando se presenta aumento de nivel freático debido a roturas en las redes de acueducto y/o alcantarillado.

4.1.2.5 OTROS Los demás que puedan ser presentados dependiendo del área de influencia y no estén contenidos en los anteriores.

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4.1.3 SOCIAL

4.1.3.1 ACCIDENTES DE VEHÍCULOS Resulta del choque entre dos o más vehículos o contra la infraestructura colindante y esto a su vez produce ondas que dependiendo la magnitud y la distancia podrían afectar la estabilidad de la excavación.

4.1.3.2 ATENTADOS TERRORISTAS Sucede cuando se presenta violencia o amenaza de violencia por parte de individuos o grupos contra otros individuos o sectores de una sociedad a los efectos de coaccionar a gobiernos o entidades políticas a responder a demandas de orden político, social o religioso. En las que generalmente se hace de explosivos y esto a su vez produce ondas que dependiendo la magnitud y la distancia podrían afectar la estabilidad de la excavación.

4.1.3.3 HURTOS La pérdida de maquinaria o elementos que afecten el cumplimiento de la ejecución de las actividades.

4.1.3.4 OTROS Cualquier otra situación presentada de esta índole que no se encuentre contemplada en las anteriores.

4.2 ANÁLISIS DE AMENAZAS Inicialmente se tomará el formato No 3- 01 Identificación de Amenazas y con la información allí suministrada se realizará el análisis de amenaza aplicando el formato No 3-02 Análisis de Amenazas. Para lo cual se deben tener en cuenta las tablas No 2 Calificación de Amenaza por Frecuencia, Tabla No 3 Calificación de Amenaza por Intensidad y finalmente la Tabla No 4 Calificación de Amenaza por Cobertura, se le da un valor a cada amenaza, dependiendo del valor obtenido se verifica en la Tabla No 5 Clasificación de Amenaza el tipo de amenaza4

4 Tablas 2, 3, 4 y 5 adaptadas de las establecidas en Metodologías de Análisis de Riesgo Documento Soporte Guía para Elaborar Planes de Emergencia y Contingencias FOPAE

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Tabla 2 Calificación de amenaza por Frecuencia

Tabla 3 Calificación de Amenaza por Intensidad

INTENSIDAD CRITERIO CALIFICACIONGeneración de muertes y/o pérdidaseconomicas correspondientes a un valormayor del 20% del CT del contratista

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Generación de lesiones permanentes y/ogran cantidad de heridos, así comopérdidas económicas correspondientes aun valor entre el 10% y el 20% del CT delcontratista

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Generación de algunos heridos y perdidaseconómicas correspondientes a un valorentre el 5% y el 10% del CT del contratista

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Seria

Lesiones personales de no muchagravedad y/o pérdidas económicascorrespondientes a un valor entre el 1%y el5% del CT del contratista

4-6

LeveLesiones muy leves y/o pérdidaseconómicas correspondientes a un valormenor al 1% del CT del contratista

1-3

Catastrofica

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Tabla 4 Calificación de Amenaza por Cobertura

La calificación final de la amenaza se evaluará con la siguiente fórmula 𝐴𝐴 = 𝐹𝐹 + 𝐼𝐼 + 𝐶𝐶 Donde, F : Frecuencia C : Cobertura I : Intensidad A : Amenaza

CAPÍTULO 5. EVALUACIÓN DE VULNERABILIDAD Este criterio corresponde directamente a las características propias del subsuelo determinadas en el modelo geológico-geotécnico que conforman el potencial de inestabilidad de la excavación, en este caso, una característica propia podría determinarse la casi nula cohesión entre las partículas del material, lo que produce desmoronamiento y derrumbes en los taludes de la excavación. El análisis de vulnerabilidad comprende el estudio de las condiciones que hacen al suelo susceptible, para lo cual se deben determinar como mínimo los siguientes criterios:

Tabla 5 Clasificación de Amenaza

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5.1 PARÁMETROS DE VULNERABILIDAD

5.1.1 ESTABILIDAD DE LA EXCAVACIÓN Este parámetro comprende las características propias del suelo a excavar que permiten que el mismo se encuentre en equilibrio aun después de realizar un corte en su estructura, sin embargo, dado que el presente documento se centra en suelos arenosos, se puede obviar que debido a ser suelos granulares sin cohesión es inestable para realizar excavaciones. La estabilidad debe ser analizada para el fondo y las paredes de la excavación, así:

5.1.1.1 FALLAS DE FONDO Las fallas de fondo en suelos pueden darse de tres tipos por capacidad de corte o carga en el fondo de la excavación, por expansión debido a la liberación de esfuerzos y por subpresión teniendo en cuenta la presencia de agua en la excavación.

5.1.1.1.1 FALLA POR EXPANSIÓN O BUFAMIENTO

El bufamiento es el efecto que resulta de la recuperación de un terreno advertido por la expansión del mismo, al modificarse la carga que soporta o la humedad en la que se encontraba inicialmente. Este tipo de falla cuenta con dos componentes: Expansión inmediata: Sucede simultáneamente con la disminución de la presión local sobre el plano de fondo al retirar la tierra excavada. El suelo bajo el fondo sufre cambios de volumen mínimos, de manera que se comporta como un material elástico confinado. Expansión lenta: se presenta gradualmente en el tiempo, sin embargo, esta aplica a suelos arcillosos. Cuando la excavación profunda se ejecuta para sótanos trae consigo la subpresión completa de las presiones verticales que inicialmente actuaban en el suelo, por esta razón, el suelo se levanta, una vez inicia la construcción del edificio, las presiones transmitidas por este igualan y en general superan las presiones originales generadas en el suelo excavado, así el levantamiento desaparece.

5.1.1.1.2 FALLA DE FONDO POR SUBPRESION

Este tipo de falla es originada por la presión hidrostática que podría producir el levantamiento del fondo de la excavación y perder empuje pasivo de los sistemas de contención. Para evitar esta falla es indispensable el abatimiento del nivel freático así se maneja la diferencia de presiones, asegurando que se cumpla que la presión total en la superficie de contacto con el estrato siguiente de la capa donde se encuentra de fondo la excavación, sin considerar la presión del suelo excavado sea mayor a la presión del agua afectada por un factor de seguridad de 1.5

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Para los suelos sin cohesión se debe analizar la estabilidad de fondo por el flujo de agua, así que deberá extraerse y controlarse de la excavación. Cuando se realiza el abatimiento del nivel freático con el fin de controlar la falla de fondo por subpresion se pueden producir asentamientos importantes, si el suelo arenoso es extremadamente suelto, aunque un solo aumento de la presión efectiva en la masa del suelo no produce asentamientos significativos, las fluctuaciones en el nivel freático si, toda vez que la deformación en las arenas aumenta con cada aplicación de carga, además, también, se puede presentar socavación por la remoción de material en el fondo.

5.1.1.1.3 FALLA DE FONDO POR CORTE

A pesar de que este tipo de falla se presente básicamente en arcillas blandas y saturadas, es necesario revisarla en caso de presentarse. Se puede evidenciar esta falla como un levantamiento brusco del fondo dela excavación, situación experimentada a razón de la extracción de material, evento que puede complicarse un más, teniendo en cuenta que, al levantarse el fondo también se puede manifestar un hundimiento repentino de la superficie colindante a la excavación profunda o del sistema de contención que se esté utilizando en ese momento. En este tipo de eventos es común usar muros diafragma o tablestacado de acero.

5.1.1.2 ESTABILIDAD LATERAL DE LA EXCAVACIÓN Al realizar el corte vertical en el suelo, se presentan fuerzas producidas por el empuje lateral de la masa confinada, dependiendo de la magnitud de las fuerzas producidas deberá determinar el apuntalamiento a ejecutar.

5.1.1.2.1 PRESIÓN DE TIERRA EN REPOSO ( k0 ) 5 (Das, 2012)

Un punto en una masa de suelo a una profundidad determinada se verá subordinado a una presión vertical σv = ɣ*Z, debido a la propia sobrecarga natural y a su vez, producto del confinamiento a una presión horizontal (σh), que es un porcentaje de la presión vertical. Toda vez que no se presenta la posibilidad de desplazamiento lateral, se produce una condición de equilibrio conocida como condición k0 (coeficiente de empuje en reposo). Es el empuje inicial que ejerce un terreno en la dirección horizontal antes de ser excavado, o antes de que un muro adosado a él experimente movimiento alguno. La relación entre las presiones efectivas horizontales y verticales (iniciales) cuando no hay desplazamiento, recibe el nombre de coeficiente de empuje en reposo y se designa por Ko. Para suelos de grano grueso, el coeficiente de presión de tierra en reposo se estima por la relación empírica:

𝐾𝐾0 = 1 − 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 Donde 𝑠𝑠 es ángulo de fricción drenada.

5 Tomado de Fundamentos de Ingeniería de Cimentaciones. Braja M. Das

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La magnitud de en la mayoría de los suelos varía entre 0.5 y 1.0, sin embargo, se pueden evidenciar mayores valores en arcillas fuertemente preconsolidadas. Podría encontrarse en el caso de suelos arenosos entre 0.40 y 0.55 (0.5 para µ = 0.33).

5.1.1.2.2 PRESION DE TIERRA EN ESTADO ACTIVO Teoría de Rankine (Ka)

El material del suelo presenta un estado de equilibrio plástico activo en el momento que sufre expansión en dirección horizontal, lo que ocasiona una disminución en el esfuerzo horizontal a pesar que el esfuerzo vertical permanezca constante. La disminución en la presión horizontal es tal que se plastifica la masa de suelo. Se alcanza la falla por corte o equilibrio plástico El coeficiente de distribución de carga no disminuye K= Ka

5.1.1.2.3 PRESION DE TIERRA EN ESTADO PASIVO Teoria de Rankine (Kp)

El material del suelo presenta un estado de equilibrio plástico en el momento que sufre expansión en dirección horizontal, lo que ocasiona un aumento del esfuerzo horizontal a pesar que el esfuerzo vertical permanezca constante. El aumento en la presión horizontal es tal que se plastifica la masa de suelo. El coeficiente de distribución de carga aumenta hasta el valor critico K= Kp

5.2 ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD Con base en los parámetros anteriores y en la información propia de las condiciones geotécnicas, hidrológicas y demás requeridas, adicionalmente, teniendo en cuenta las medidas de mitigación sugeridas como anexo al presente documento se debe determinar la vulnerabilidad del suelo con la Tabla No 6 Calificación de la Vulnerabilidad6

Tabla 6 Calificación de la Vulnerabilidad

6 Tabla No 6 Tomada de Metodologías de Análisis de Riesgo Documento Soporte Guía para Elaborar Planes de Emergencia y Contingencias FOPAE

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CAPÍTULO 6. DETERMINACIÓN DE RIESGOS Con el objetivo de determinar oportuna y objetivamente los riesgos, se entienden como la probabilidad que una amenaza pase a actuar como un desastre, los escenarios de vulnerabilidad y de amenaza analizados independientemente no constituyen un panorama de peligro, sin embargo, cuando se analizan de manera conjunta como debe realizarse, se evidencian una serie de situaciones que pueden ocasionar pérdidas o daños. El análisis de riesgos debe contemplar la causa y fuentes de riesgo así como también, su efecto y posibilidad de ocurrencia. Debe estimar un valor de daños y pérdidas potenciales que será comparado con parámetros establecidos previamente, de esta manera se definirán procedimientos de intervención y mitigación del riesgo y en determinado momento pronta respuesta y recuperación. Para cada elemento expuesto es necesario realizar la cuantificación de riesgos, que resultan del entrecruzamiento de información entre la evaluación de amenaza y la evaluación de vulnerabilidad. Al resultar cada proyecto particular en sus características propias, area de influencia y elementos expuestos, es de libertad individual determinar qué modelo de valoración de riesgos se adapta con mayor intensidad al proyecto en cuanto a información de detalle obtenida, por esta razón se enuncian una serie de modelos que pueden ser aplicados:

● Análisis Probabilísticos ● Metodología de Colores ● Metodología Delphi ● Análisis Preliminar de Riesgos basado en la Metodología APELL ● Método Semicuantitativo GHA

Sin embargo, para el manejo del presente documento se usará la metodología de Colores para realizar un análisis de riesgos preliminar, así: Con la información suministrada en los formatos No 3-02 Análisis de Amenazas No 4-01 Análisis de Vulnerabilidad del Suelo se procede a realizar el análisis de riesgos para cada elemento expuesto así: DIAMANTE DE RIESGO7

Ilustración 4 Diamante de Riesgo

7 Adaptado de Diamante de riesgo en Metodologías de Análisis de Riesgo Documento Soporte Guía para Elaborar Planes de Emergencia y Contingencias

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Cada uno de los rombos tiene un color que fue asignado de acuerdo con los análisis desarrollados, Para la Amenaza8: Frecuencia

- LARGO PLAZO: ENTRE 1 Y 3 Color Verde - MEDIANO PLAZO: ENTRE 4 Y 6 Color Amarillo - CORTO PLAZO: ENTRE 7 Y 9 Color Rojo

Cobertura - TOTAL: ENTRE 1 Y 3 Color Verde - MEDIA: ENTRE 4 Y 6 Color Amarillo - POCA: ENTRE 7 Y 9 Color Rojo

Intensidad - LEVE: ENTRE 1 Y 3 Color Verde - SERIA: ENTRE 4 Y 6 Color Amarillo - CATASTROFICA: ENTRE 7 Y 9 Color Rojo

Para la Vulnerabilidad:

- BAJA: ENTRE 1 Y 3 Color Verde - MEDIA: ENTRE 4 Y 6 Color Amarillo - ALTA: ENTRE 7 Y 9 Color Rojo

Para determinar el nivel de riesgo global, en el formato No 5-01 se pinta cada rombo del diamante según la calificación obtenida para los tres conceptos incluidos en la amenaza y el elemento vulnerable. Por último, de acuerdo a la combinación de los cuatro colores dentro del diamante, se determina el nivel de riesgo global según los criterios de combinación de colores planteados en la Tabla No 7 Calificación de Riesgo Tomada de (FONDO DE PREVENCIÓN Y ATENCIÓN DE EMERGENCIAS –FOPAE. , 2014)

8 Tomado de Metodologías de Análisis de Riesgo Documento Soporte Guía para Elaborar Planes de Emergencia y Contingencias

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Tabla 7 calificación cualitativa del Nivel de Riesgo Tomada de FOPAE

CAPÍTULO 7. DETERMINACIÓN DE LÍMITES ACEPTABLES Tomando como base que cada proyecto es único en su forma de ejecución, localización, resistencia de materiales y solicitaciones, así mismo, serán los límites que se establezcan como aceptables, sin embargo, para la presente metodología adoptando la formulada por el IDIGER. Los límites aceptables se categorizan en dos (2) tipos:

● Estabilidad. ○ Geotécnica (Factor de seguridad). ○ Estructural.

● Deformación. Para la definición de dichos límites el IDIGER recomienda tener en cuenta la NSR-10 la cual indica los límites aceptables de deformación de las edificaciones. Con respecto a la infraestructura de servicios públicos y la red vial deben ser establecidos por las respectivas entidades distritales, departamentales o nacionales a cargo de cada uno de los servicios públicos o red vial, a las que haya lugar (redes de acueducto, gas, teléfono, vías y espacio público), o las que las reemplacen.

● Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente, NSR-10. Título H, Capítulo 4, Título H.4: Asentamientos.

● Especificaciones técnicas generales de materiales y construcción, para proyectos de infraestructura vial y de espacio público, para Bogotá D.C. (2011)- IDU ET.

● Normas de diseño y construcción de infraestructura de la EAAB (varios años y versiones).

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CAPÍTULO 8. MEDIDAS DE MITIGACIÓN DEL RIESGO DURANTE LA EJECUCIÓN DE EXCAVACIONES PROFUNDAS

8.1 MEDIDAS DE MITIGACIÓN DEL RIESGO Teniendo en cuenta que la metodología aquí planteada está enfocada principalmente en la vulnerabilidad del suelo, las medidas propuestas para la mitigación de riesgos, son básicamente de carácter estructural, es decir, se sugieren procesos directamente relacionados con la ejecución de obras o la modificación del terreno. Así una vez la excavación profunda sea considerado como estable, se garantiza la seguridad del personal que labora, la infraestructura a construir y la colindante presente en el área de influencia. Las medidas de mitigación propuestas hacen parte de este documento como un anexo. Fichas técnicas de 1 a 5.

8.2 PLAN DE SEGUIMIENTO Y CONTROL Direccionado a la reacción oportuna y óptima a las diferentes situaciones presentadas, y con el objetivo de controlar las mismas es requerido el plan de seguimiento. Esta herramienta nos permite desde el momento de planeación de la excavación profunda realizar la verificación, vigilancia y evaluación de las actividades y así, determinar recomendaciones, toma de decisiones y protocolos de actuación. Durante la ejecución de una excavación profunda es necesario medir los movimientos en el terreno constantemente, con el fin de constatar los desplazamientos predichos teóricamente y evidenciar anomalías. El uso de instrumentación geotécnica durante la ejecución de proyectos, hace posible un seguimiento de variaciones en parámetros del suelo, relacionándose con las actividades realizadas en la obra, dando la posibilidad de actuar rápida y anticipadamente frente a condiciones de alarma en el proyecto. Por medio de varios instrumentos es posible obtener información sobre cambios de parámetros de desplazamiento y presión en el suelo. Se identifica como principal comportamiento a seguir el desplazamiento del suelo, verificándose la estabilidad de los muros pantalla los cuales son más susceptibles a perder estabilidad cuando las excavaciones se dan a mayores profundidades. Así mismo, es controlada la variación de nivel piezométrico por medio de baterías piezométricas compuestas por dos piezómetros tipo hilo

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vibrátil, evidenciando descensos en el nivel durante los trabajos de excavación y recuperación al aplicar carga por estructura. La medida de desplazamiento es el indicador más importante de movimiento del suelo, el cual puede ser producto de cambios en las propiedades mecánicas del material, aplicación de fuerzas cerca al punto de control o liberación de esfuerzos del suelo por descarga de material; este parámetro debe ser monitoreado con el fin de dar seguimiento a la estabilidad de estructuras susceptibles a estas condiciones, identificándose como instrumentos de medición, los medidores de junta como elementos de control de grietas o fisuras, inclinómetros para inspecciones de movimientos horizontales de tierra a diferentes profundidades, extensómetros como instrumentos de medida de desplazamientos verticales en distintos puntos de un perfil de suelo y el control topográfico como registro en superficie. Las excavaciones profundas son usuales en sótanos de edificaciones, modificando inevitablemente las condiciones del suelo al disipar esfuerzos concentrados en el terreno, ocasionando posibles asentamientos en las zonas adyacentes al proyecto, formación de grietas en estructuras vecinas o deslizamientos de tierra en los taludes construidos; para ello se usan metodologías de construcción que evitan impactos importantes sobre estos comportamientos. Durante la ejecución de las excavaciones, es indispensable monitorear los desplazamientos del terreno, para ello son instalados inclinómetros en terreno, estos se ubican perimetralmente en el proyecto con el fin de conocer la incidencia de la excavación sobre todos los costados de la obra. Así mismo, son instalados piezómetros con el fin de monitorear las variaciones en el nivel piezométrico del suelo, determinando la incidencia de la excavación sobre el nivel freático. De igual manera, son instalados otros instrumentos de monitoreo, los extensómetros por ejemplo, se instalan en el interior del proyecto con el fin de conocer desplazamientos verticales en el suelo a diferentes profundidades que pueda indicar la ocurrencia de posible falla de fondo, la cual es imperceptible a simple vista, también se recomienda el monitoreo de asentamientos en zonas y estructuras vecinas a la obra mediante la ejecución de controles topográficos, conociendo oportunamente la ocurrencia de impactos importantes sobre estas. A continuación se presentan los resultados obtenidos mediante la implementación de un sistema de instrumentación geotécnica en un proyecto de construcción de tres sótanos para un edificio ubicado en la ciudad de Bogotá, documentado por CyU Instrumentación (2016), donde se realiza una excavación de -9,0 metros de profundidad bajo el agravante de ser un suelo de características blandas, de manera general con presencia de arcillas y limos de consistencia media sobre los primeros -6,0 metros de profundidad, arenas con densidad media entre -6,0 y -10,0 metros y limos arcillosos y ocasionalmente arenosos entre -10,0 y -50,0 metros de profundidad. Se emplea un sistema de contención utilizando muros pantalla de -25,0 metros de profundidad y se realiza el monitoreo utilizando siete inclinómetros a -30,0 metros de profundidad,

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baterías de piezómetros de tipo hilo vibrátil con sensores a -8,0 y -15,0 metros y control topográfico a 120 puntos al exterior de la obra. Como se evidencia en la ilustración 5, durante la ejecución de los trabajos de excavación fueron desarrollados desplazamientos progresivos hasta los +/-12.3 metros, siendo esta la profundidad de excavación final, así mismo, se evidencia restricción de los desplazamientos dada la construcción de las vigas puntales en diferentes profundidades, alcanzando desplazamientos máximos acumulados del orden de -150.0 milímetros entre los -12.0 y -15.0 metros de profundidad, mencionándose que estas magnitudes se dan en estas profundidades teniendo en cuenta que hasta los +/-12.0 metros de profundidad, los desplazamientos del muro pantalla han sido controlados por las vigas. De igual manera, la figura 2 presenta el comportamiento de los desplazamientos del suelo a lo largo del tiempo, donde se evidencia que durante la excavación del primer sótano se desarrollaron desplazamientos máximos del orden de -40,0 milímetros hacia el interior del proyecto, posteriormente inician los trabajos de excavación a nivel de segundo sótano, llegando a desplazamientos máximos acumulados del orden de -75,0 milímetros, esto para un periodo de 4 meses de trabajos. Al ejecutarse la excavación a nivel de tercer sótano, se alcanzan desplazamientos acumulados del orden de -150,0 milímetros hacia el interior del proyecto, finalizándose de esta manera con los trabajos de remoción de suelo, los cuales se desarrollaron en un periodo de tiempo cercano a siete meses. La Ilustración 6 evidencia el comportamiento en el tiempo de los desplazamientos presentados a -12.0 metros de profundidad, concluyéndose que las velocidades de desplazamiento son mucho mayores al aumentar la profundidad de excavación, por lo que en trabajos a nivel de tercer sótano, el riesgo es mayor que en ejecución de sótanos más superficiales; por tal motivo, estos se deben desarrollar más lentamente con el fin de prevenir fallas súbitas en la estructura. Una vez finalizados los trabajos de excavación, es notable la estabilización del comportamiento, manteniendo una tendencia muy constante.

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Ilustración 5 Perfil de Desplazamiento por Inclinómetro

Ilustración 6 Comportamiento en el tiempo de desplazamiento a -12,0 metros de profundidad.

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Por su parte, las baterías de piezómetros registran un abatimiento en el nivel piezométrico producto de los trabajos de excavación, la figura 3 muestra el comportamiento en el tiempo registrado por estos instrumentos, donde se evidencian caídas de nivel piezométrico del orden de -4,0 mH2O en el sensor ubicado a -8,0 metros de profundidad y de - 6,0 mH2O en el piezómetro instalado a -15,0 metros durante el periodo total de excavación. Una vez terminados estos trabajos, los descensos de nivel piezométrico se estabilizaron, registrando recuperaciones en el nivel piezométrico producto de la aplicación de carga de la estructura. Cabe mencionar, que se consideran como indicadores de alerta durante la ejecución de excavaciones profundas, desplazamientos horizontales progresivos en el terreno que superen los límites de diseño, altas velocidades de movimiento que podrían dar señal de fallas súbitas por exceso desplazamientos horizontales o fuertes descensos en el nivel piezométrico.

8.3 PLAN DE CONTINGENCIA En este apartado el usuario debe describir las múltiples acciones que se deben ejecutar para que sea exitosa la misión. El plan de contingencia se planea para dos etapas: Preparación y Respuesta. Para activar una oportuna preparación y respuesta el plan de contingencia debe contar como mínimo con los siguientes acápites. INTRODUCCIÓN GENERALIDADES OBJETIVOS

Ilustración 7 Comportamiento Nivel piezométrico en el tiempo

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ALCANCE DATOS DE CONTRATANTE, CONTRATISTA Y DEL PRESIÓN A INTERVENIR ANÁLISIS DE RIESGOS (AMENAZAS, VULNERABILIDAD, EVALUACIÓN DE RIESGOS) PLANIFICACIÓN DE LAS MEDIDAS DE CONTINGENCIA ( ETAPA DE PREPARACIÓN, RESPUESTA Y ESTRATEGIA DE PREVENCIÓN Y CONTROL) RESPONSABILIDADES DE LAS PARTES ACTUANTES (CONTRATANTE, CONTRATISTA, PERSONAL Y OBRA CIVIL) ESTRATEGIAS OPERATIVAS (RESPUESTA A CONTINGENCIA ACCIDENTAL, TÉCNICA, SISMO, INUNDACIÓN, DESLIZAMIENTO, INCENDIO ETC) REFERENCIA DE URGENCIA CONCLUSIONES

8.3.1 ETAPA DE PREPARACIÓN La etapa de preparación comprende todas las actividades encaminadas a optimizar e incrementar la capacidad de respuesta por parte de la parte operativa ante la necesidad de hacer uso del plan de contingencia

Ilustración 8 Acciones para la Etapa de Preparación

ACCIONES DE PREPARACIÓN

● ORGANIZACIÓN Actualización, seguimiento, organización y convocatoria a los operarios de las labores de excavación profunda.

● PLANEAMIENTO Promover la formulación, aprobación e implementación de planes estratégicos internos ante contingencias en la obra.

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● CAPACITACIÓN Elaboración de un plan de capacitación en gestión de riesgos en el que se establezcan comités con el fin de determinar responsables y funciones para cada uno. Realizar periódicamente visitas bajo supervisión, observando falencias, verificando el correcto funcionamiento de las labores..

● EQUIPAMIENTO Entrega y supervisión de uso de EPP, botiquines de primeros auxilios, maquinaria adecuada etc.

● IMPLEMENTACIÓN Establecer y registrar lugares destinados a: Puntos de Encuentro Hospitales y Centro de Atención Médica cercanos Áreas de Victimas Centros de acopio de tierra. Puntos de almacenamiento de agua. Operativos para evaluar la organización y capacitación de los operarios.

Construcción de escaleras y pasarelas para evacuación a zonas seguras. Implementación de una alerta temprana ante deslizamientos de taludes. Asignación de un ambiente como centro de operaciones de emergencia

● DIFUSIÓN Edición y difusión del Plan de Contingencia, El plan debe ser de conocimiento y uso por todos los operarios y personas involucradas en la actividad. Realización de comités periódicos para mantener informado al personal de modificaciones o mejoras que se realicen al plan de contingencias.

● SIMULACIONES Y SIMULACROS Simulacro y simulación ante derrumbes, deslizamientos en general. Cada simulacro realizado tiene que ser supervisado por profesionales enviados por parte de la ARL, igualmente debe ser planeado y ejecutado bajo el conocimiento y participación de todo el personal, así como es necesario comunicar de la realización del evento a las autoridades competentes.

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8.3.2 ETAPA DE RESPUESTA La etapa de respuesta comprende a la ejecución de las actividades planeadas en el evento de presentarse una contingencia

Las acciones son:

● Conocer la Situación: Una vez generada la contingencia, es de vital importancia tener conocimiento pleno y objetivo de lo sucedido para actuar de manera coherente y eficaz.

● Activación y despliegue de recursos humanos y materiales: Teniendo como base el plan de contingencia debe hacerse uso de los materiales así como poner en alerta y requerir el personal contemplado.

● Coordinación de las Acciones de Respuesta: Es importante establecer mecanismos de coordinación con todos los actores involucrados.

● Desmovilización: Es posible que el personal de otras áreas postergue sus labores para apoyar las tareas de respuesta a una emergencia. Con la finalidad de no afectar sus funciones normales se procurará la desmovilización de los mismos en el menor tiempo posible dejando las tareas de recuperación a otro personal que pueda asumir las mismas.

En el evento que la contingencia presentada sea mayor a la capacidad de respuesta, es indispensable alertar al Sistema de Gestión de Riesgos y Cambio Climático por medio de la línea Telefónica de atención Única de Seguridad y Emergencia 123.

Ilustración 9 Acciones de la Etapa de Respuesta

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8.3.3 ESTRATEGIA DE PREVENCIÓN Y CONTROL ● Cercado del predio donde se realizará la excavación profunda. ● Estudiar la cimentación de infraestructura colindante. ● Detectar la ubicación de tuberías de agua,

colectores, gas, electricidad, etc. ● Entrega de EPP al personal. ● Cantidad de Personal en función del

volumen de tierra a mover. ● Protecciones auxiliares, redes, cortinas de

lona, bandeja perimetral en zonas de acceso a la obra y paso de personas ajenas.

● Sanear cada día: al finalizar la jornada y previamente al inicio de trabajos todas las zonas con riesgo inminente de deslizamiento.

● Se debe evitar trabajar en días de lluvia. ● Visita previa de reconocimiento. ● Cumplimiento riguroso de las normas de seguridad. ● Señalización clara que avise al personal y a la comunidad del tipo de riesgo al que se

someten. ● Señalización con cintas, mallas y barreras, en los sitios con más posibilidades de

accidente. ● Cumplimiento de las normas de seguridad en lo relacionado con el manejo y

almacenamiento de combustibles. ● Señalización de rutas de evacuación ● Mantener una buena comunicación entre los trabajadores, el Residente y Director de

Obra y el Contratante. ● Entibación para garantizar la estabilidad del terreno. ● Evitar la presencia de trabajadores en zanjas. ● No sobrecargar el borde de las excavaciones. ● Utilización de maquinaria adecuada según la estabilidad del terreno y según las

pendientes. ● Evitar que la maquinaria se aproxime al borde de las excavaciones. ● Organizar los ciclos de trabajo. ● Si se requiere dejar al descubierto conductos, éstos deberán apuntalarse para garantizar

su estabilidad. ● Deberá tenerse presente y consultarse el estudio geotécnico.

8.3.4 RESPONSABILIDADES Las responsabilidades se definen como el alcance que cada parte tiene en la ejecución de la excavación profunda, es decir, que tanto debe llegar a responder en caso de que suceda una emergencia.

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Aquí se deben determinar puntualmente cada una de las responsabilidades de los actuadores y su alcance técnico, monetario y legal en el evento de una emergencia. El contratista debe hacerse tomador de una póliza de responsabilidad civil extracontractual con una aseguradora legalmente constituida en Colombia, con el fin de cubrir daños a terceros por causa o con ocasión de la ejecución de la excavación.

8.3.5 ESTRATEGIAS OPERATIVAS La preparación en caso de presentarse una emergencia es un mecanismo indispensable del proceso de planificación de la Excavación Profunda. El personal involucrado debe tener con total claridad las acciones que debe tomar como respuesta a situaciones de emergencia y se deben planificar, explicar, señalar y divulgar las rutas de evacuación. Los centros médicos o de emergencia locales deben indicarse en un sitio de fácil acceso con números de teléfono y direcciones correspondientes. Entre las principales acciones operativas se tienen:

● Aseguramiento de la zona de impacto. ● Atención y estabilización de las víctimas. ● Ubicación de ambulancias para traslado de lesionados. ● Rescate. ● Evacuación de afectados de zona de riesgo. ● Evacuación preventiva de áreas de riesgo potencial.

Dentro de las estrategias operativas deben establecerse las medidas de contingencia para los factores detonantes establecidos en el análisis de amenaza entre estas naturales, antrópicas no intencionales y sociales del capítulo 4 del presente documento.

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8.3.6 REFERENCIAS DE EMERGENCIAS

CAPÍTULO 9. REHABILITACIÓN Una vez ocurrida la emergencia se procede a realizar la reparación de bien sea de bienes, infraestructura y demás elementos que se hayan visto afectados por la presencia de la emergencia. La rehabilitación puede establecerse en dos fases dependiendo de la magnitud y complejidad de los daños ocasionados, la rehabilitación anticipada que corresponde a todas las acciones contendientes a atender la emergencia en el momento de su aparición y establecidas en el plan de contingencia y está la rehabilitación a mediano y largo plazo que representa las actividades de recuperación o reconstrucción de infraestructura que se vio damnificada por la materialización del riesgo.

Ilustración 10 Líneas de Atención especializada para la Ciudad de Bogotá D.C.

Ilustración 11 Línea de Atención Única de Emergencias

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9.1 REHABILITACION ANTICIPADA (Primera Fase) Durante esta fase se ejecutarán las actividades establecidas en el plan de contingencias, así como podrá restringirse temporal o totalmente el uso de algún tipo de servicio público o bien inmueble afectado por el riesgo materializado, una vez, bajo control la situación, podrá procederse con el restablecimiento de los servicios suspendidos temporalmente, el retorno de personal que apoya la contingencia a sus labores habituales y el regreso de personal a los bienes inmuebles.

9.2 REHABILITACION A MEDIANO Y LARGO PLAZO (Segunda Fase) Dependiendo del impacto y magnitud de daño causado por la emergencia, en esta etapa se llevaran a cabo todas las acciones de reparación y/o reconstrucción y/o recuperación de infraestructura afectada, haciendo entrega de dicha infraestructura en las mismas condiciones en las que se encontraba antes de presentarse la emergencia, sin embargo, en el evento de la imposibilidad de realizar una reparación física, el contratista deberá tomar todas las medidas necesarias con el fin de compensar los daños ocasionados

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BIBLIOGRAFIA ASOCIACION COSTARRICENSE DE GEOTECNIA. Código de Cimentaciones de Costa Rica. San José. Costa Rica. 2002

CORPORACION AUTONOMA REGIONAL DE CUNDINAMARCA. Hidrogeología en la Zona Crítica en la Sabana De Bogotá. 2009 Das Braja M. Presión Lateral de Tierra Fundamentos de Ingeniería de Cimentaciones. Cap. 7. 2012 .pp. 324-370 Decreto No 523 de 2010. Por el cual se adopta la Microzonificación Sísmica de Bogotá D.C. Bogotá D.C., Colombia, 16 de Diciembre de 2.010 EMPRESA DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE BOGOTÁ - ESP. Excavaciones en Zanja. Bogotá: EAAB - ESP. (NS-019) EMPRESA DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE BOGOTÁ - ESP. Norma Técnica Entibados y Tablestacados EAAB - ESP. (NS-072) FONDO DE PREVENCIÓN Y ATENCIÓN DE EMERGENCIAS –FOPAE. Metodologías de Análisis de Riesgo Documento Soporte Guía para Elaborar Planes de Emergencia y Contingencias. Bogotá D.C., Colombia, 2014. Guerrero Uscátegui Alberto. Geología e Hidrogeología de Santafé de Bogotá y su Sabana. Bogotá D.C., Colombia, 1993 Resolución No 600 de 2015. Por la cual se adoptan los Lineamientos Técnicos para la Reducción de Riesgos en Excavaciones en Bogotá D.C. Bogotá D.C., Colombia, 29 de Diciembre de 2.015 Reglamento de Construcciones Sismo Resistentes- NSR 2010- Titulo H Revista ARQHYS.com. Obtenido 11, 2016, de http://www.arqhys.com/construccion/diafragma-muro.html. SERVICIO GEOLOGICO COLOMBIANO SGC. Guía Metodológica para Estudios de Amenaza, Vulnerabilidad y Riesgo por Movimientos en Masa. Bogotá D.C., Colombia. 2015 Suárez Díaz Jaime. Caracterización de Movimientos En Deslizamientos y estabilidad de Taludes en Zonas Tropicales. Cap. 1. 1998 .pp. 1-16. Suárez Díaz Jaime. Amenaza Sísmica En Deslizamientos y estabilidad de Taludes en Zonas Tropicales. Cap. 9. 1998 .pp. 303-343.

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Veloza Franco Jairo. Sistema de Modelamiento Hidrogeológico del Distrito Capital Bogotá. Bogotá D.C., Colombia. 2013.

ANEXOS Formato No 1-01 LISTA DE CHEQUEO DE INFORMACION Formato No 2-01 A IDENTIFICACION Y EVALUACION DE EDIFICACIONES EN LA ZONA DE INFLUENCIA Formato No 2-01 B IDENTIFICACION Y EVALUACION DE INFRAESTRUCTURA EN LA ZONA DE INFLUENCIA Formato No 3-01 IDENTIFICACION DE AMENAZAS Formato No 3-02 ANALISIS DE AMENAZAS Formato No 4-01 ANALISIS DE VULNERABILIDAD DEL SUELO Formato No 5-01 ANALISIS DE RIESGOS FICHAS TECNICAS DE MITIGACION DE RIESGO

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MEDIDAS DE MITIGACIÓN DEL RIESGO

ESTABILIZACION DE SUELOS

Es el proceso mediante el cual se someten los suelos naturales a diferentes tratamientos de modo que se aumenten sus mejores cualidades, obteniendo un firme estable, capaz de soportar diversos efectos y las condiciones de clima más severas.

Existen varios Métodos de estabilización de suelo

.

MÉTODO AGENTE

Físico-Mecánico Compactacion

Granulometrico Mezcla de Suelos

Físico-Químico Cemento, cal y asfalto

Electroquímico Compuesto Metal –orgánico

En el presente nos centraremos en la estabilización Electroquímica

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Ficha No 1 de 5

ESTABILIZACIÓN ELECTROQUÍMICA

Definición: Proceso orientado hacia el mejoramiento integral de sus propiedades geomecánicas: el incremento de la resistencia al esfuerzo cortante y la disminución de su compresibilidad y su permeabilidad mediante elementos químicos.

Prevención ante: Inestabilidad de Taludes Tipo de Obra: No Aplica Tipo de Medida: Mejoramiento Electroquímico Uso Apropiado para: Suelos con estado natural tiene una baja resistencia (CBR 3%, al 95% de Densidad Máxima Compactada Seca), una granulometría variable con presencia de finos (1 % Índice Plástico. 20 %).

Consiste en adicionar al suelo de un porcentaje (referido al peso seco del suelo) de aditivos sólidos o líquidos, que pueden ser diluidos en agua para hacer una mezcla homogénea, en un espesor de base definido y compactación 95% de la D.M.C.S. La estabilización electroquímica de este material debe ser comprobado mediante ensayos de resistencia a compresión no confinada, con material obtenido del terreno. Estas probetas deben ser confeccionadas en terreno, en el momento en que se esté desarrollando la construcción. La resistencia a la compresión mínima alcanza los 7 Kg/cm2 a los 7 días La estabilización Electroquímica se puede realizar mediante el uso de aceite sulfonado (agente DS-328), al mezclar este elemento con agua y a su vez con el suelo se produce un intercambio vigoroso entre las cargas eléctricas con las partículas del suelo, haciendo que el agua adherida a las partículas rompa su enlace electroquímico y se desprenda convirtiéndose en agua libre, que drena por gravedad, evaporación o compactación

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Ficha No 2 de 5

ENTIBADOS

Definición: Estructura utilizada para proveer soporte lateral (generalmente temporal) a las paredes de las excavaciones. El sistema estructural consiste en un conjunto de elementos: largueros, codales y puntales, que reciben, distribuyen, transmiten y soportan las cargas. La función del entibado consiste en aislar y prevenir el colapso local o general del suelo adyacente a la excavación y evitar el desplazamiento lateral del terreno.

Prevención ante: Inestabilidad y prevenir el deslizamiento y desprendimiento del material de Taludes Tipo de Obra: Estructural Tipo de Medida: Preventiva Uso Apropiado para: Excavaciones cuya altura sea superior a 1.5 m y/o a cielo abierto realizadas en terrenos inestables.

Pueden ser utilizados en aquellas excavaciones en las que, debido a sus características geométricas o a las propiedades geomecánicas del terreno, se puedan presentar problemas por inestabilidad lateral o de fondo, tubificación o deformaciones laterales excesivas. La protección podría ser para toda la profundidad de la excavación o solo para una parte, dependiendo de la clase de terreno y de las condiciones particulares de la excavación. Los Entibados pueden presentarse de dos tipos discontinuos y continuos Los elementos Estructurales que lo conforman son los siguientes: Puntales: Elementos instalados verticalmente por procesos de hinca, antes o después de acometer la excavación, a lo largo del contorno de la misma, con espaciamiento o sin él y sobre los cuales se apoyan los codales Largueros: Elementos dispuestos en posición horizontal y en contacto longitudinal con la pared de la excavación o del entibado. Trabajan a flexión. Codales: Elementos colocados al interior de una excavación, en posición horizontal entre las dos paredes y perpendiculares a ellas, los cuales se utilizan como soporte lateral. Trabajan a compresión y pandeo manteniendo la estabilidad de la excavación ante el empuje horizontal del terreno que está siendo contenido. Su falla

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puede ser ocasionada por compresión, pandeo o corte. Las dimensiones de los elementos estructurales de los sistemas de protección deben ser suficientes para soportar los esfuerzos de flexión, cortante y pandeo transmitidos por la excavación y deben estar justificados en el diseño. Los elementos estructurales pueden ser de acero o de madera o una combinación de ambos. En los casos en que se requiera colocar entibado se tendrá especial cuidado con la ubicación del material resultante de la excavación para evitar sobrecargas sobre éste. Dicho material se colocará en forma distribuida a una distancia mínima del borde de la excavación equivalente al 50% de su profundidad. En general, el entibado será extraído a medida que se compacte el lleno, para evitar así el derrumbe de los taludes. Los vacíos dejados por la extracción del entibado, serán llenados cuidadosamente por apisonado

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Ficha No 3 de 5

PANTALLAS ANCLADAS

Definición: Estructura de contención flexible de tierras que consiste en la construcción de pantallas delgadas de concreto armado que pueden ser construidas mediante el uso de concreto proyectado o fundido in situ, en general, en el uso de este método inicialmente se instala la infraestructura y seguidamente se procede con la realización de la excavación.

Prevención ante: Inestabilidad de Taludes Tipo de Obra: Estructural Tipo de Medida: Preventiva Uso Apropiado para: Suelos Granulares y/o practico para uso en áreas urbanas consolidadas

Este sistema requiere básicamente de dos elementos las pantallas y los anclajes Los anclajes son elementos que funcionan principalmente a tracción y mediante un tensionamiento procuran equilibrar el sistema de contención y las presiones generadas por una porción del terreno. Se constituyen en su mayoría por un tipo de armaduras metálicas que son embebidas en el terreno por medio de perforaciones y posteriormente son rellenadas con una mezcla fluida que tiene como finalidad fijarse al extremo exterior de la estructura y mejorar su estabilidad. Por su parte, las pantallas básicamente son paredes con la función de resistir los empujes ejercicios por la presión del terreno y evitar el acceso de agua en el ámbito previamente excavado. Ventajas: En suelos granulares el método funciona de manera óptima, situación que no se presenta en suelos finos. Es aplicable en áreas urbanas consolidadas, toda vez, que ocupa menos espacio durante su instalación en comparación con sistemas equivalentes. El proceso constructivo s realizado de arriba hacia abajo, por lo que, no se requiere rellenos artificiales o reducir el volumen de la excavación. Desventaja: No es recomendable en suelos con alto nivel freático.

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Ficha No 4 de 5

MURO MECÁNICAMENTE ESTABILIZADO (M.M.E)

Definición: Consisten en la estabilización mecánica de un terraplén por medio de un sistema de refuerzo y paramento, gracias a la interacción que se presenta entre estos elementos. El suelo al querer deslizarse, es retenido por el elemento de refuerzo, el cual entra en tensión formando un bloque o macizo de tierra mecánicamente estabilizada.

Prevención ante: Inestabilidad de Taludes Tipo de Obra: Estructural Tipo de Medida: Preventiva Uso Apropiado para:

Están conformados principalmente por tres elementos: el paramento, los refuerzos y el material de relleno. El paramento es la cara del Muro, componente usado para prevenir la erosión, pérdida de confinamiento y en su caso la socavación del material de relleno, este puede ser formado por paneleo de concreto o muro de concreto armado in situ o paneles metálicos se escogerá el material dependiendo de factores externos como clima, topografía, presencia de agua, obstrucciones , etc.) Los refuerzos son láminas rugosas o con resaltes, que cuando se le introducen a suelos con baja o nula cohesión hacen que las partículas en contacto con ellas restrinjan su movimiento por el fenómeno de fricción o efecto pasivo, permitiendo conformar taludes verticales estables; así que, esto representa mejorar sus características mecánicas, es decir, aumentar la fricción. Los refuerzos pueden ser metálicos o sintéticos. El Material de Relleno de preferencia debe ser de tipo granular y que permita el libre drenaje. En caso de que se tenga material fino es necesario proveer de drenaje para reducir la presión hidrostática detrás del muro. Ventajas: En este caso los M.M.E se hacen para poder utilizar el área superior de la superficie y aprovechar esos metros cuadrados para la construcción de edificios o naves. En comparación con un muro en concreto convencional los M.M.E tienden a ser más económicos y tener un mejor comportamiento ante deformaciones diferenciales, además el tiempo de construcción es menor.

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Ficha No 5 de 5

GEODRENES

Definición: Consisten en una base polimérica encapsulada para acomodar el flujo previsto en el respectivo plano a utilizarse, están considerados dentro de los llamados geocompuestos. Algunas veces, es necesario incluir gravas, arenas, limos, y/o arcillas dentro del sistema del compuesto.

Prevención ante: Presencia de Agua Tipo de Obra: Estructural Tipo de Medida: Mejoramiento Uso Apropiado para: canalización de agua y/o protección de sistemas de contención

Ventajas: Impide la contaminación de los agregados del suelo, garantizando que las propiedades de los materiales permanezcan durante la vida útil del proyecto Evita el deterioro del medio ambiente por la explotación excesiva de recursos naturales no renovables Proporcionan una mayor estabilidad a la obras Alta relación beneficio costo en sus proyectos debido a la disminución de materiales, tiempos de ejecución y mano de obra. No requiere de mano de obra especializada para su instalación No se requieren excavaciones grandes lo que hace que su instalación sea muy rápida y eficaz en la captación y evacuación de niveles freáticos, aguas lluvias, lixiviados, entre otros. Se permite su instalación a grandes profundidades.

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