Zonificacion Geotecnica Bucaramanga 4d5n59

<0.85 y

0.5

kg kg < σ υ < 2.5. 2 2 cm cm

INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales

98

ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA

3. Cubrinovski(1999) muestra que una adecuada utilización del SPT, implica tener en cuenta el parámetro (N1)60 y normalizado a σ υ = 1

(N1 )60 Dr 2

, donde (N1)60

es el número de golpes

kg ; N1 puede ser evaluado mediante la siguiente ecuación: cm 2 N1 = C N N

Donde CN dependiendo del tipo de material, presenta los valores ilustrados en la Tabla 3.1. Material Arenas finas de densidad media Arenas gruesas densas

CN

2 (1 + σ υ ) 3 (2 + σ υ )

Tabla 3.1 Expresión para CN

Finalmente el autor propone la siguiente correlación entre el número de golpes y la densidad relativa Figura 3.1:

 N (e − e )1.7  Dr =  1 max min  9  

1/ 2

4. Uno de los más importantes parámetros de los suelos arenosos, es el ángulo de fricción interna (φd), el cual es frecuentemente estimado a partir de correlaciones empíricas utilizando el SPT. Sin embargo, existen muchas correlaciones entre (φd), y N como se muestra a continuación: Ohsaki, 1959:

φ d = (20 N ) 0.5 + 15 Asociación de carreteras del Japón

φ d = (15 N ) 0.5 + 15 ≤ 45( N > 5) Dunham, 1954:

φ d = (12 N ) 0.5 + 25 Suelos bien gradados φ d = (12 N ) 0.5 + 20 Suelos mal gradados Peck, 1953:

φ d = (12 N ) 0.5 + 25


99


Estudios recientes realizados por Hatanaka(1996), muestran correlaciones más confiables, ya que el autor toma muestras inalteradas de arena y grava congelando el suelo; Las muestras así tomadas, son posteriormente sometidas a ensayos triaxiales consolidados drenados para obtener el ángulo de fricción φd ;los valores obtenidos son comparados con las correlaciones propuestas por los anteriores investigadores, encontrando que la correlación entre las mismas es muy pobre. Finalmente el autor propone la siguiente correlación:

φd = (20 N1 )0.5 + 20 Donde N1 corresponde al valor de N normalizado a una presión de sobrecarga de 98

kPa(1

kg ) ; la validez de las anteriores ecuaciones está en el rango 3.5 <30. cm 2

Figura 3.1. Densidad Relativas Medias y Calculadas. a) Suelo Arenoso (Gravilloso Cubrinov ski (1999) )

b) Suelos

5. Debido a que en suelos aluviales la presencia de grandes bloques sobrestima la resistencia a la penetración estándar (Susuki 1993), Los Japoneses han optado por realizar ensayos de penetración a gran escala LPT(Large-scale Penetration test), con el fin de reducir el efecto del gran tamaño de los fragmentos de grava. Las especificaciones de tal prueba se ilustran en la Tabla 3.2. Dispositivo Martillo Martillo Tubería Muestreador Muestreador

Item Peso(kg.) Altura de caída Diámetro externo (mm) Diámetro externo (mm) Diámetro interno (mm)

LPT 100 150 60 73 50

SPT 63.5 75 40.5 51 35

Tabla 3.2 Correlaciones entre LPT y SPT

Finalmente el autor propone la siguiente expresión para suelos gravosos (Figura 3.2):


100


φ d = (20 N L1 ) 0.5 + 20 Donde:

N L1 =

NL σ ( υ ) 0.5 98

NL es el número de golpes en la prueba LPT.

Figura 3.2. Relación entre el φd y el (NLI)

0.5

para muestras gravillosas inalteradas (Susuki, 1991)

6. Los aspectos mencionados anteriormente son muy importantes ya que el lugar el material presente en Bucaramanga es granular de tipo grava, con presencia de grandes bloques de arenisca; esto puede originar que durante una prueba la punta del SPT, se tope con un material grueso que incremente de manera significativa el número de golpes y por tanto se sobrestime la resistencia.

3.4 EXPLORACIÓN DEL SUBSUELO Una vez analizados los estudios de suelos recolectados, se procedió a definir un plan de trabajo para las nuevas perforaciones; para ello se definieron tanto los sitios a perforar como la profundidad de las mismas. Debido a las dificultades inherentes en la realización de las perforaciones en este tipo de material, se optó por la ejecución de perforaciones mecánicas por rotación (Figura 3.3), con equipo de perforación Long Year 38; Las perforaciones se realizaron en tres pulgadas, con registro continuo de muestras mediante el sistema wire line; las muestras así recuperadas son de dos pulgadas de diámetro (Figura 3.4). Los sectores escogidos así como la profundidad de perforación se presenta en la Tabla 3.3


101


Sector Parque de los niños Parque Antonio Nariño Barrio José M. Cordoba

Profundidad (m) 100.0 53.5 58.0

Tabla 3.3. Sectores donde se realizaron las perforaciones

Figura 3.3. Equipo de perforación Long Year 38

Figura 3.4. Ejemplo de muestras recuperadas


102


Municipio: Bucaramanga Departamento: Santander Profundidad Muestra (m) 0 0.50 0.50 3.10 M1

Perforación No. 1 Lugar: Parque de los Niños RQD

Descripción de campo Suelo orgánico limo arcilloso color marrón Limo arcilloso color amarillo con trazas rojizas algo arenoso, con algunas gravas de arenisca cuarzosa de grano medio. Cantos de arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro con diaclasas, en matriz limoarcillosa color amarillo rojizo, con fragmentos de arenisca cuarzosa color gris claro.

3.10

4.00

M2

4.00 4.30 4.40 5.20 5.20 5.50

4.30 4.40 5.20 5.50 5.50 6.70

M3 M4 M5 M6 M7 M8

6.70

8.40

M9

8.40 9.50 9.70 10.20 10.30 11.45 11.60 12.00 12.20 12.40

9.50 9.70 10.20 10.30 11.45 11.60 12.00 12.20 12.40 12.60

M10 M11 M12 M13 M14 M15 M16 M17 M18 M19

Cantos de arenisca cuarzosa de grano medio color crema en matriz limo-arcillosa amarillo algo rojizo.

12.60

13.45

M20

Bloques de arenisca cuarzosa de grano medio a grueso color carmelito claro en matriz arcillosa amarilla con gravas de arenisca cuarzosa gris claro

13.45 14.25 15.50 16.50 17.10 18.80

14.25 15.50 16.50 17.10 18.80 20.30

M21 M22 M23 M24 M25 M26

Arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro con diaclasas, algunos tintes marrones en matriz arcillo-limosa amarillo con mica

20.30

21.50

M27

21.50 22.50

22.50 23.00

M28 M29

23.00

24.35

M30

Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano medio, color gris claro en un matriz limo-arenosa con gravas y cantos de arenisca cuarzosa de color gris claro, en matriz arcillosa color amarillo habano.

24.35

24.65

M31

Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano medio hasta de 5 cm. en matriz arcillolimosa habano amarillento con gravas de arenisca cuarzosa de grano medio.

24.65

24.85

M32

Limo arcilloso organico (turba) (15-20 cm) de espesor, color carmelito, con fragemntos de arenisca de grano fino.

24.85

25.85

M33

Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano fino color gris claro < de 5 cm. en matriz arcillocuarzosa de grano fino. limosa color amarillo, con gravas de arenisca

25.85

27.35

M34

Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano grueso color gris claro, < 5 cm. con oxidos en matriz arcillo-limosa color amarillo con gravas de arenisca color gris claro.

27.35

28.85

M35

Corazones de arenisca cuarzosa de grano medio a grueso color, gris claro con algo de moscovita, la matriz de la roca es arenosa color marron, la roca es dura y compacta, en una matriz arcillo-limosa color amarillo.

28.85

30.70

M35A

30.70

32.20

M36

32.20 33.50 34.25 35.75 36.00 37.35 38.35 39.45 40.45 40.85

33.50 34.25 35.75 36.00 37.35 38.35 39.45 40.45 40.85 41.85

M37 M38 M39 M40 M41 M42 M43 M44 M45 M46

45%

41.85

42.80

M47

80%

Fragmentos y gravas de arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro, en matriz arcillolimosa con gravilla de arenisca cuarzosa con oxidaciones.

42.80

43.10

M48

70%

Fragmentos y gravas de arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro, en matriz arcillolimosa con gravilla de arenisca cuarzosa con oxidaciones.

43.10

44.60

M49

70%

Bloques de arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro, en matriz limo arcillosa amarilla con rocas igneas muy alteradas, (Diorita).

Cantos de arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro en matriz arcillo-arenosa color rojizo Arena limo-arcillosa de grano fino color gris habano. Cantos y gravas de arenisca de grano medio color crema en matriz limo-arcillosa rojizo. Arena limo-arcillosa de grano fino color gris habano. Arcillla limosa color amarillo rojizo con fragmentos de arenisca cuarzosa de grano medio con diaclasas y oxidaciones, arenisca muy alterada Arcilla limosa color amarillo con tonos rojizos con gravas y cantos de arenisca de grano medio color crema , cantos con diaclasas, algunas areniscas friables Gravas de arenisca friable grano medio color amarillo habano, algunos tonos rojizos, en matriz arcillo-limosa color amarillo. Bloque de arenisca cuarzosa friable y cantos con diaclasas y oxidaciones color gris claro en matriz arcillo-limosa amarillo Bloque de arenisca cuarzosa friable color gris claro de grano medio Bloques de arenisca cuarzosa de grano medio con algunas diaclasas color gris claro en matriz arcillo limosa amarillo habano. Arena arcillosa con fragmentos de arenisca de grano medio color café claro. Arenisca cuarzosa alterada de grano medio a grueso en matriz arcillosa color amarillo. Arenisca cuarzosa alterada de grano medio color crema con diaclasas oxidadas en matriz arcillo-limosa color amarillo Bloques de arenisca cuarzosa de grano medio color habano con diaclasas oxidadas en matriz arcillo-limosa color amarillo. Cantos de arenisca cuarzosa de grano medio color carmelito claro y gravas de arenisca cuarzosa color gris claro.

Bloques de arenisca cuarzosa de grano medio con diaclasas color gris claro, en matriz arcillo limosa color amarillo Bloques y cantos de arenisca cuarzosa color gris claro de grano medio en matriz arcillo limosa color amarillo Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro, en matriz arcillo limosa amarillo, con oxidaciones Arenisca cuarzosa de grano medio color gris con diaclasas, planos de oxidacion en matriz arcilloarenosa color amarillo. Bloque, conglomerado gris claro (40 cm) cuarzo liticos de arenisca de grano medio color gris claro, en matriz arcillosa color amarillo . Bloque de arenisca cuarzosa de grano medio a grueso color gris claro con diaclasas rellenas con oxidos. Bloque de arenisca cuarzosa (40 cm) de grano grueso color gris claro, cantos de arenisca cuazosa grano medio color gris claro, en matriz arcillo - arenosa amarilla, con gravas de lodolita oxidada. Colores marrones Bloque de arenisca cuarzosa de grano grueso con oxidaciones. En matriz arcillo limosa con gravas subredondeadas color amarillo Limolita color caoba, con arena fina en matriz arcillo limosa color caoba

No recupero, grava muy suelta en matriz limo arcilloso color amarillo Bloques de arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro, en matriz arcillosa color amarillo la roca dura y muy fracturada. arenisca cuarzosa de grano medio a fino color rojizo, en matriz arcillo-limosa amarillo rojizo con oxidaciones y mica.

Bloque de 20 cm de

Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro en matriz arcillo-limosa amarillo con oxidaciones. Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro en matriz arcillo-limosa color amarillo, con gravas del mismo material Fragmentos y gravas de arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro, en matriz arcillolimosa color amarillo habano. Fragmentos y gravas de arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro, en matriz arcillo limosa color amarillo habano. Fragmentos y gravas de arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro, en matriz arcillolimosa color amarillo habano. Fragmentos y gravas de arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro, en matriz arcillolimosa color amarillo habano. Fragmentos y gravas de arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro, en matriz arcillolimosa color amarillo habano. Fragmentos y gravas de arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro, en matriz arcillo limosa color amarillo habano. Fragmentos y gravas de arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro, en matriz arcillo limosa color amarillo habano. Fragmentos y gravas de arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro, en matriz arcillolimosa color amarillo.

Tabla 3.4. Registro de la perforación 1


103


Profundidad (m) 44.60 45.85

Muestra

RQD

Descripción de campo

M50

Bloques de arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro, en matriz limo arcillosa amarilla con rocas igneas muy alteradas, (Diorita). Bloques de arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro, en matriz limo arcillosa amarilla con rocas igneas muy alteradas, (Diorita). con fragmentos de arenisca de grano fino.

45.85

46.45

M51

46.45 47.50

47.50 48.65

M52 M53

48.65

49.20

M54

Bloque de 20 cm. de arenisca cuarzosa de grano medio a fino color gris claro, con diaclasas muy oxidadas, gravas de arenisca cuarzosa color marrón, la roca es dura y compacta, en una matriz arcillo-limosa color amarillo.

49.20

50.40

M55

Bloques de arenisca cuarzosa de grano medio a fino color gris claro, con diaclasas oxidadas Fragmentos y gravas de arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro, en matriz arcillolimosa color amarillo habano.

50.40

51.20

M56

50%

Bloques de arenisca cuarzosa de grano medio a fino color gris claro, con diaclasas oxidadas Fragmentos y gravas de arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro, en matriz arcillolimosa color amarillo habano.

51.20

52.70

M57

95%

Bloques de arenisca cuarzosa de grano medio a fino color gris claro, con diaclasas oxidadas Igneos, Diorita muy meteorizada color habano claro tonos rosados,en matriz arcillo- limosa color amarillo habano.

52.70

54.10

M58

70%

Bloques de arenisca cuarzosa de grano medio a fino color gris claro, con diaclasas oxidadas Igneos, Diorita muy meteorizada color habano claro tonos rosados,en matriz arcillo-limosa color amarillo habano.

54.10

55.40

M59

70%

Fragmentos y bloques de arenisca cuarzosa de grano fino gris claro, con diaclasas oxidadas Igneos, Diorita muy meteorizada color habano claro tonos rosados,en matriz arcillo- limosa color amarillo habano.

55.40

56.90

M60

90%

Fragmentos y bloques de arenisca cuarzosa de grano fino gris claro, con diaclasas oxidadas Igneos, Diorita muy meteorizada color habano claro tonos rosados,en matriz arcillo- limosa color amarillo habano. Roca muy fracturada

56.90

58.40

M61

85%

Fragmentos y bloques de arenisca cuarzosa de grano medio color rojizo, con diaclasas oxidadas Igneos, Diorita muy meteorizada color habano claro tonos rosados,en matriz arcillo- limosa color amarillo habano. Roca muy fracturada

58.40

59.90

M62

70%

Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano medio, gris claro en un matriz limo-arcillosa color amarillo, algunas gravillas de arenisca

59.90

61.00

M63

60%

Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro, con diaclasas oxidadas Igneos, Diorita muy meteorizada color habano en matriz arcillolimosa habano amarillento

61.00

62.50

M64

60%

Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro, con diaclasas oxidadas Diorita muy meteorizada color amarillo rojizo en matriz arcillolimosa habano amarillento

62.50

63.90

M65

70%

Bloques de arenisca cuarzosa de grano medio a fino color café claro, con diaclasas oxidadas Igneos, Diorita muy meteorizada color habano claro tonos rosados,en matriz arcillo- limosa color amarillo rojizo, roca muy fracturada.

63.90

65.40

M66

70%

Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano medio, color gris oscuro, muy fracturada y oxidada, presencia de rocas igneas alteradas Diorita color amarillo rojizo, gravilla de arenisca en matriz arcillo- limosa color amarillo.

65.40

66.90

M67

50%

Bloques de arenisca cuarzosa de grano medio a fino color gris claro, con diaclasas oxidadas. Fragmentos de arenisca (grava) subredondeada, en matriz limo arcillosa color amarillo rojizo matriz de consistencia blanda.

66.90

68.40

M68

25%

Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano medio, color gris oscuro, muy fracturada y oxidada, lodolita alterada color negro en matriz limo arcillosa color gris oscuro, limo arenoso algo orgánico, arenisca de grano muy fino

68.40

69.75

M69

30%

Bloques de arenisca cuarzosa de grano medio a fino color gris claro, lodolita y/o arenisca de grano muy fino alterada, en una matriz limo - arenosa color gris oscuro.

69.75

71.25

M70

40%

Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano medio, color gris oscuro, muy fracturada y oxidada, en matriz limo arcillosa color amarillo con gravilla fina de arenisca.

Fragemntos de arenisca cuarzosa de grano medio, gris claro en un matriz limo-arenosa color amarillo. Fragemntos de arenisca cuarzosa de grano medio, gris claro en un matriz limo-arenosa color amarillo, matriz de consistencia firme

71.25

72.70

M71

30%

Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano medio, color carmelito, con oxidaciones y algo de turba, no se recuperó la matriz, solo trazas de turba.

72.70 74.05

74.05 75.55

M72 M73

50% 70%

Limolita color gris verdoso, con diaclasas y algunas oxidaciones.

75.55

77.05

M74

70%

Bloques de arenisca cuarzosa de grano medio a fino color gris claro, con diaclasas oxidadas. roca muy fracturada, en matriz arcillo limosa con gravilla fina de arenisca, color gris habano tonos rojizos de oxidación, con algunas igneas (Diorita) meteorizada color amarillo claro.

77.05

78.70

M75

90%


78.70

80.00

M76

70%


80.00

81.50

M77

50%

Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano medio, color gris claro, con oxidaciones, en matriz arcillo limosa color habano amarillento con gravilla fina de arenisca, color gris habano

81.50

83.00

M78

50%

Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano medio, color gris claro, con oxidaciones, en matriz arcillo limosa color habano amarillento con gravilla fina de arenisca, color gris habano

83.00

84.50

M79

50%

Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano medio, color gris claro, con oxidaciones, en matriz arcillo limosa color habano amarillento con gravilla fina de arenisca, color gris habano con igneas, diorita meteorizada color amarillo

84.50

86.00

M80

60%

Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano medio, color gris claro, con oxidaciones, en matriz arcillo limosa color habano amarillento con gravilla fina de arenisca, color gris habano con igneas, diorita meteorizada color amarillo

86.00

87.50

M81

95%

Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano medio, color gris claro, con oxidaciones. Limo de consistencia firme con gravilla de arenisca, igneas y metamórficas, color amarillo oscuro.

87.50

89.00

M82

100%

Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano medio, color gris claro, fragmentos de lodolita color caoba, fragmentos de ignea meteorizada diorita, con mica roca muy fracturada, en matriz limo arcillosa color amarillo.

89.00

90.50

M83

95%

Fragmentos de limolita color caoba en matriz limo arcillosa color amarillo habano, roca ignea muy alterada Diorita color amarillo con tonos rojizos.

90.50

92.00

M84

95%

Fragmentos de limolita color caoba en matriz limo arcillosa color amarillo habano, roca ignea muy alterada Diorita color amarillo con tonos rojizos.

92.00

93.50

M85

90%

Limo arcilloso color amarillo, con fragmentos de lodolita color caoba y algunos fragmentos de arenisca cuarzosa de grano medio color rojizo.

93.50

95.00

M86

60%

Fragmentos y bloques de arenisca cuarzosa de grano medio color café, con diaclasas oxidadas limolita color caoba, arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro, rocas igneas Diorita muy alterada, en matriz limo arcillosa color habano amarillento, arenisca cuarzosa muy dura.

95.00

96.30

M87

60%

Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano medio, color gris claro, con oxidaciones, roca igena muy alterada, diorita color amarillo claro fragmentos de lodolita color caoba. Bloque de arenisca cuarzosa de grano medio color gris oscuro (20 cm), fragmentos de arenisca en matriz limos arcillosa color amarillo.

96.30

97.80

M88

55%

Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano medio, color gris claro, fragmentos de lodolita color caoba, fragmentos de ignea meteorizada diorita, en matriz arcillosa con gravillas color amarillo con gravilla fina de areniscas.

Limolita color gris verdoso, con diaclasas y presenta oxidaciones.



104


Municipio: Bucaramanga Departamento: Santander Profundidad (m)

Perforación No. 2 Lugar: Parque Antonio Nariño

Muestra

Humedad 105º C (%)

LL (%)

LP (%)

IP (%)

Clasificacion USCS

56.9

23.6

33.3

CH

43.8 38.5

16.7 28.3

27.1 10.2

GC

Pasa Tamiz 200

γt 3

(gr/cm )

Gs

Descripción de laboratorio

0.00 2.50 4.00 5.80

2.50 4.00 5.80 6.45

M1 M2

25.7 34.9

6.45

7.15

M3

13.6

7.15 8.00 8.75 9.95

8.00 8.75 9.95 10.70

M4 M5 M6 M7

11.6 13.3 8.8 9.7

10.70

11.20

M8

9.8

16.5

Gravaa habana grisácea con algo de arena y finos café amarillento,seca.

11.20 11.95 13.25 14.15 16.05 17.40 18.30

11.95 13.25 14.15 16.05 17.40 18.30 19.25

M9 M10 M11 M12 M13 M14 M15

5.4 8.4 11.6 6.3

6.1 11.9 10.8 12.1

Grava con algo de arena y finos, café amarillento,seca.

19.25

20.13

M16

20.13 21.65 23.15 24.00 24.45 25.91 27.41

21.65 23.15 24.00 24.45 25.91 27.41 28.95

M17 M18 M19 M20 M21 M22 M23

28.95

30.15

30.15

40.4

23.1

17.3

GP-GC

61.9 48.4

22.1 17.9

39.8 30.5

CH

23.1 18.2

39.1 39.2

17.2 16.3

21.9 23

M24

16.7

49.7

20

30.90

M25

22

41.3

30.90

32.25

M26

21.7

60.6

32.25 32.65

32.65 34.15

M27 M28

18.7

42.7

15.8

26.9

CL

34.15

36.00

M29

17.8

29.5

17.2

12.3

SC

36.00 36.50

36.50 37.25

M30 M31

17.6 12.1

37.75

M32

14.9

38.75

M33

21.9

Arcilla gris amarillenta pálida,seca.

12 19.7 11.4 8.9

Grava-areno-arcillosa blanca grisácea con fragmentos de roca,seca.

2.22

2.54 2.58

Grava con algo de arena y finos,amarillo claro,fragmentos de roca,seca.

Arena limosaamarillenta con vetas cafés y puntos grises,seca. Grava con algo de arena y finos gris con fragmentos de roca,seca. Grava con algo de arena y finos, gradada gris clara ,seca.

Grava con algo de arena y finos café amarillento,seca.

2.65

Grava-areno-arcillosa amarillento oscura,seca. Grava con algo de arena y finos café amarillenta,seca.

14.1

25 23.1 23.4

37.25

2.67

17.4

10.7

37.75

1.92

Grava pobremente gradada café amarillento,fragmentos de roca,seca.

60.5

Limo con algo de gravas y arenas café y puntos grises,seca.

2.01 2.01

2.65 2.67

Arcilla café amarillento,muy oxidada con vetas rojas ycafes,seca.

CL CL

2.06 2.08

2.76

Arcilla café rojizo presencia de algunas gravas,seca.

29.7

CL

2.18

2.69

Arcilla de consistencia dura café amarillento oscura y gris verdosa,seca.

16.7

24.6

CL

2.08

36.5

24.7

MH

2.02

2.63

Limo gris verdoso con trazas café amarillento oscuro,algo oxidado seco.

44.1

Arcilla café amarillenta oscura,presencia de algunas gravas,seca.


2.1 32.5

Arena arcillosa con algo de grava café amarillento rojiso seca.

Arcilla café amarillento y gris verdoso consistencia media,seca.

1.68

2.63

2.04

2.51

2.26

2.65

23.8

Arena arcillosa con algo de gravas café amarillenta oscura,tonos grises,seca. Arena con algo de gravas y finos,habana con café,seca.

Limo arcilloso café amarillento claro con presencia de roca friable,sseca.

27.8

21.1

6.7

GC-GM

16

Gravas con arena en matríz arcillo-limosa café amaillento oscuro,seca.

38.75

40.25

M34

32.5

46.4

16.9

29.6

SC

48.27

2.15

2.75

Arena arcillosa con algo de gravas café amarillento oscuro,seca.

40.25

40.90

M35

26.5

37.4

18.4

19

SC

18.41

2.01

2.73

Arena arcillosa con algo de gravas café amarillenta,tonos grises y claros,seca.

40.90 41.10 41.75 43.15 44.60 45.00 45.20 46.25 47.05 47.65 48.85 49.05 50.65 51.85 52.05

41.10 41.75 43.15 44.60 45.00 45.20 46.25 47.05 47.65 48.85 49.05 50.65 51.85 52.05 53.55

M36 M37 M38 M39 M40 M41 M42 M43 M44 M45 M46 M47 M48 M49 M50

14.1 15.2 20.7 20.7 16.7

40.2 46.5 54.3

19.1 25 25.1

21.1 21.5 29.2

GC GC CH

22.25 37.75

16.7

29.6

17.6

12

GP-GC

14.2 12.5

34.1 24.9

15.8 16.2

18.4 8.7

CL CL

2.19 1.93 2.1

2.73 2.7 2.69

28.69

20.1

Grava areno-arcillosa gris con amarillo claro,seca. Grava areno-arcillosa gris con amarillo,seca. Arcilla café amarillento seca. Gravas con arena y finos café amarillento,seca.

24.52

2.57

Grava areno arcillosa café amarillento,seca.

Arcilla café amarillenta oscura con vetas vinotinto,seca.

1.92

Arcilla vinotinto,seca.

2.9

Arena con gravas en matríz limo arcillosa,con vetas vinotinto,seca.



105


Municipio: Bucaramanga Departamento: Santander Profundidad Muestra (m) 0.00 1.95 M1 1.95 2.30 M2 2.30 3.30 M3 3.30 4.10 M4 4.10 5.60 M5 5.60 6.90 M6 6.90 8.45 M7 8.45 9.80 M8 9.80 11.10 M9 11.10 11.60 M10 11.60 12.90 M11 12.90 13.70 M12 13.70 15.30 M13 15.30 16.80 M14 16.80 17.80 M15 17.80 18.00 M16 18.00 19.20 M17 19.20 20.20 M18 20.20 20.60 M19

Perforación No. 3 Lugar: José María Córdoba RQD 20% 20% 10% 15% 20% 10% 10% 10% 20% 20% 20% 95% 60% 50% 10% 60% 60% 50% 50%

Descripción de campo Arenisca, bloques y cantos de material aluvial en matriz limo arenosa, con fisuras y raices de humedad y plasticidad baja, color café claro Arenisca cuarzosa de grano medio color gris material aluvial. Fragmentos y bloques de arenisca cuarzosa de grano medio a fino, color gris claro. No se recupero la matriz Fragmentos y bloques de arenisca cuarzosa de grano medio a fino, color gris claro. material aluvial. Fragmentos y bloques de arenisca cuarzosa de grano medio a fino, color gris claro. No se recupero la matriz Fragmentos y bloques de arenisca cuarzosa de grano medio a fino, color gris claro. en matriz limo arcillosa color amarillo. Fragmentos y bloques de arenisca cuarzosa de grano medio a fino, color gris claro. en matriz limo arcillosa color amarillo. Fragmentos y bloques de arenisca cuarzosa de grano medio a fino, color gris claro. Oxidaciones en matriz limo arcillosa color amarillo. Fragmentos y bloques de arenisca cuarzosa de grano medio a fino, color gris claro. En matriz limo arcillosa amarilla, con gravilla de arenisca. Fragmentos y bloques de arenisca cuarzosa de grano medio a fino, color gris claro. Bloque de arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro con diaclasas y oxidaciones recuperó 5 cm de matriz limo arcillosa amarilla. Bloque de arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro con diaclasas y oxidaciones de 70 cm, se recuperó algo de matriz Bloque de arenisca cuarzosa de grano medio color rojizo con diaclasas y oxidaciones, roca dura. Fragmentos y bloques de arenisca cuarzosa de grano medio a fino, color gris claro. En matriz limo arcillosa amarilla, con gravilla de arenisca. Fragmentos y bloques de arenisca cuarzosa de grano medio a fino, color gris claro. Fragmentos y bloques de arenisca cuarzosa de grano medio a fino, color gris claro. Bloque de arenisca cuarzosa de grano medio color rojizo con diaclasas y oxidaciones, 30 cm en matriz limo arcillosa amarillo rojizo. Fragmentos y bloques de arenisca cuarzosa de grano medio a fino, color gris claro. En matriz limo arcillosa amarilla, roca muy fracturada. Fragmentos y bloques de arenisca cuarzosa de grano medio a fino, color gris claro. En matriz limo arcillosa amarilla, roca muy fracturada.

20.60

22.10

M20

50%

Fragmentos y bloques de arenisca cuarzosa de grano medio a fino, color gris claro. Roca muy fracturada, en matriz arcillo limosa color amarillo.

22.10

23.60

M21

30%

Fragmentos y bloques de arenisca cuarzosa de grano medio a fino, color gris claro. Roca muy fracturada, en matriz arcillo limosa color amarillo.

23.60

24.90

M22

70%

Gravilla de arenisca cuarzosa en matriz arcillo-limosa amarillo rojizo con fragmentos menores de 5 cm de arenisca cuarzosa con diaclasas y oxidaciones.

24.90

26.40

M23

40%

Gravilla de arenisca cuarzosa en matriz arcillo-limosa amarillo rojizo con fragmentos menores de 5 cm de arenisca cuarzosa con diaclasas y oxidaciones.

26.40 27.90 29.40 30.60 32.20 34.30 35.80

27.90 29.40 30.60 32.20 34.30 35.80 37.60

M24 M25 M26 M27 M28 M29 M30

40% 40% 10% 10% 5% 5% 30%

37.60

39.30

M31

20%

39.30 40.90 41.70 42.90 44.50 45.40 46.80 48.30 49.90 51.50 52.70 54.10 55.50 57.00

40.90 41.70 42.90 44.50 45.40 46.80 48.30 49.90 51.50 52.70 54.10 55.50 57.00 58.00

M32 M33 M34 M35 M36 M37 M38 M39 M40 M41 M42 M43 M44 M45

10% 15% 10% 40% 18% 20% 30% 90% 95% 60% 90% 40% 45% 20%

Bloque de arenisca cuarzosa de grano medio color rojizo con diaclasas y oxidaciones, 20 cm en matriz limo arcillosa amarillo. Bloque de arenisca cuarzosa de grano medio color rojizo con diaclasas y oxidaciones, 15 cm en matriz limo arcillosa amarillo. Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano fino a medio, color gris con oxidaciones, roca fracturada, con algo de matriz arcillo limosa. Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano fino a medio, color gris con oxidaciones, roca fracturada, con algo de matriz arcillo limosa. Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano fino a medio, color gris con oxidaciones, roca fracturada, con algo de matriz arcillo limosa. Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano fino a medio, color gris con oxidaciones, roca fracturada, con algo de matriz arcillo limosa. Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano fino a medio, color gris, lodolita color caoba de 20 cm. Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano medio color gris claro, con rocas igneas (diorita) alterada color amarillo claro, en matriz limo - arcillosa color amarillo con gravilla de arenisca. Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano fino a medio, color gris con oxidaciones, roca fracturada, con algo de matriz arcillo limosa. Bloque de arenisca cuarzosa de grano medio color rojizo con diaclasas y oxidaciones, algo de matriz limo arcillosa amarillo. Bloque de arenisca cuarzosa de grano medio color rojizo con diaclasas y oxidaciones, algo de matriz limo arcillosa amarillo. Bloque de arenisca cuarzosa de grano medio color gris, 15 cm, fragmentos y gravilla de arenisca cuarzosa en matriz arcillo limosa amarilla. Fragmentos < 5 cm. De arenisca cuarzosa de grano fino color gris claro, roca muy fracturada presenta diaclasas oxidadas. Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano fino a medio, color gris con oxidaciones, roca fracturada, en matriz arcillo limosa color amarillo Fragmentos de arenisca cuarzosa de grano fino a medio, color gris con oxidaciones, roca fracturada, en matriz arcillo limosa color amarillo Algunos fragmentos de lodolita color caoba en matriz de limo arcilloso color amarillo oscuro, de consistencia firme. Limo arcilloso color amarillo oscuro de consistencia firme, con algunas gravillas de arenisca cuarzosa y lodolita color caoba. Limo arcilloso color amarillo oscuro de consistencia firme, con algunas gravillas de arenisca cuarzosa y lodolita color caoba. Limo arcilloso color amarillo oscuro de consistencia firme, con algunas rocas igneas, diorita muy alterada y gravilla fina de cuarzo. Limo arcilloso color amarillo oscuro de consistencia firme, con algunas rocas igneas, diorita muy alterada y gravilla fina de cuarzo. Limo arcilloso color amarillo oscuro de consistencia firme, con algunas rocas igneas, diorita muy alterada y gravilla fina de cuarzo. Limo arcilloso color amarillo oscuro de consistencia firme, con algunas rocas igneas, diorita muy alterada y gravilla fina de cuarzo.


Los perfiles estratigráficos obtenidos para las diferentes perforaciones se ilustran en las Tablas 3.4 a 3.6, y una descripción detallada de las mismas con el perfil geotécnico promedio se mostrará más adelante.

3.5 ENSAYOS DE LABORATORIO 3.5.1 Antecedentes Una de las principales limitaciones que se encontró durante el análisis de los estudios de suelos, es que la mayor parte de las pruebas de laboratorio a que fueron sometidas las muestras corresponden básicamente a ensayos de clasificación ( Límites de Atterberg, humedad natural, pesos unitarios, etc.); Sin


106


embargo, existe una ausencia de ensayos de compresibilidad y resistencia; Con relación a este último, los parámetros de resistencia son obtenidos a partir del ensayo SPT, el cual esta orientado a las arenas como se explicó anteriormente. Por lo anterior, se trató de mejorar la caracterización de los suelos de Bucaramanga, mediante la ejecución de ensayos adicionales tales como ensayos de compresibilidad y resistencia. La distribución de las pruebas realizadas para el parque de los Niños, parque Antonio Nariño y José María Córdoba, se presentan en la Tabla 3.7. ENSAYO Humedad Limite Liquido Limite Plástico Granulometrías Peso unitario Gs Consolidación Corte Directo Lavado T200

1 80 49 49 55 58 34 2 2 58

PERFORACION 2 38 22 22 19 19 19 4 2 22

3 21 13 13 12 24 7 2 0 12

Triaxial cíclico

8 0 Tabla 3.7. Ensayos de Laboratorio Ejecutados

C. Puntual

C. Inconfinada Roca

1 -

3.5.2. Ensayos de clasificación Los resultados de los límites de Atterberg (Límite plástico e índice de plasticidad) para cada una de las zonas se ilustra en la Figura 3.5, destacándose las siguientes guías comportamentales: - Parque de los Niños: La fracción fina corresponde en su mayoría a arcillas de baja compresibilidad (CL) y limos de baja plasticidad (ML). En general el límite líquido es inferior al 50% aunque se encontró un Limo de alta plasticidad (MH), correspondiente a una muestra localizada a 4.0 metros de profundidad. -

Parque Antonio Nariño: Al igual que en el caso anterior la mayor parte del material analizado corresponde a arcillas de baja plasticidad y esporádicamente a arcillas de alta compresibilidad.

-

José María Córdoba: La fracción fina corresponde a arcillas de baja plasticidad (CL); Dentro de las muestras analizadas ninguna clasificó como limo.

3.5.3 Humedad Natural La fluctuación de la humedad natural para los diferentes sectores se ilustra en la Tabla 3.8; Un aspecto que es importante destacar, es que la humedad natural se encontraba por debajo del límite plástico, lo cual es un indicativo del alto grado de


107


CARTA DE PLASTICIDAD Perforación 1 Parque de los Niños 60

50

Lí nea A 40

30

20

10

0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1 00

L I M I T E L I Q U I D O ( % )

CARTA DE PLASTICIDAD Perforación 2 Parque Antonio Nariño 60

50

Línea A 40

30

20

10

0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1 00


CARTA DE PLASTICIDAD Perforación 3 José María Cordoba 60

50

Línea A 40

30

20

10

0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1 00


Figura 3.5. Carta de Plasticidad de Casagrande


108


sobreconsolidación del material. En la Tabla 3.8 de igual manera se muestran las profundidades estimadas hasta donde el material se encuentra sobreconsolidado. Sector

Valor Promedio 18.0 17.3 15.5

Rango De Wn

Parque de los Niños Parque Antonio Nariño José María Córdoba

4.7 – 42.2 5.4 – 34.9 6.5 – 25.6

Profundidad Wn < LP 47.5 m 34 m 45 m

Tabla 3.8. Valores típicos de la humedad natural

3.5.4 Granulometrías Con el fin de caracterizar el material que conforma la meseta de Bucaramanga por tamaños, se realizaron 70 ensayos granulométricos por tamizado; Debido a que la variabilidad por tamaños es grande, se optó por evaluar la distribución de los tamaños en rangos de profundidad como se ilustra en la Tabla 3.9; Mientras que las curvas granulométricas se presentan en las Figuras 3.6 a 3.6j. Sondeo P. de los Niños

P. A. Nariño J. M. Cordoba

Intervalo (m) 3 –21 21 – 41 41 – 60 60 – 80 80 – 95 5 – 20 35 – 46 7.7 10 – 30 30 – 60

D60 22.10 16.90 14.46 8.78 0.41 37.8 1.84 35.66 14.56 1.14

D30 0.132 0.347 0.148 0.244 11.82 0.096 27.02 0.115

D10 19.7 -

Características GP GP GP GP SP GP SC GP GP SP

Figura No 3.6a 3.6b 3.6c 3.6d 3.6e 3.6f 3.6g 3.6h 3.6i 3.6j

Tabla 3.9. Tamaño típico del material

De los anteriores resultados se concluye que el material es pobremente gradado, con un predominio del tamaño grava. El material presente tanto en el parque de los Niños como en el parque Antonio Nariño, corresponde en mayoría a gravas pobremente gradadas (GP) y en menor proporción arenas pobremente gradadas

3.5.5 Peso Unitario Total Para el tipo de material recuperado en las diferentes perforaciones se encontraron pesos unitarios relativamente altos; este fenómeno se puede explicar teniendo en cuenta que las muestras recuperadas son de 2 pulgadas de diámetro, y además, la presencia de material granular es abundante, de hecho, estos pesos unitarios corresponden más al de una roca. El rango de valores obtenidos, así como su valor promedio se ilustra en la Tabla 3.10 Sector Parque de los Niños Parque Antonio Nariño José María Córdoba

Rango de

γt (k/m3)

1.78 – 2.53 1.68 – 2.26 2.06 – 2.58

Valor Promedio 2.21 2.05 2.23

Tabla 3.10. Rango del peso unitario total


109


a) 100

b)

PARQUE DE LOS NIÑOS CURVA GRANULOMETRICA 3 - 21m

100


Z = 3.6m 90

Z = 5.4m

80

Z = 9.6m 60

Z = 10.0m

50

Z = 11.8m Z = 12.5m

40

Z = 14.9m 30

Z = 16.0m

20 10

% PASA EN PESO

Z = 6.1m

70

% PASA EN PESO

Z = 22.0m 90

Z = 4.4m

Z = 20.9m

1

0.1

Z = 31.5m Z = 32.9m

60

Z = 35.0m 50

Z = 36.7m

40

Z = 37.9m

30

Z = 38.9m Z = 40.0m Z = 40.7m

D30=0.347 D60=16.909

P R O M E D IO

0

0 10

70

10

P R O M E D IO

100

Z = 25.4m

20

Z = 19.6m

D30= 0.132 D60=22.161

Z = 24.5m

80

100

0.01

10

DIAMETRO DE PARTICULAS (m m )

c) 100

1

0.1

d)



100 Z = 41.4m

90

Z = 61.8m 80

Z = 43.0m

Z = 63.2m

Z = 43.9m Z = 45.2m

60

Z = 46.2m

50

Z = 48.1m Z = 48.9m

40

Z = 49.8m 30

70

% PASA EN PESO

70

% PASA EN PESO

Z = 60.5m 90

Z = 42.3m

80

Z = 67.7m 60 Z = 69.1m 50 Z = 72.0m 40 Z = 76.3m 30

Z = 50.8m

20 10

Z = 53.4m

D30=0.148 D60=14.260

Z = 57.7m P R O M E D IO

0 100

10

1

0.01


0.1

0.01

Z = 77.9m 20 10

Z = 79.4m

D30=0.244 D60=8.783

P R O M E D IO

0 100


10

1

0.1

0.01


Figura 3.6. Curvas Granulométricas


110


e)


100 Z = 80.8m 90 Z = 83.8m

80

Z = 85.3m

% PASA EN PESO

70 60

Z = 86.8m

50

Z = 88.3m

40

Z = 91.3m

30

Z = 92.8m

20 10

Z = 94.3m

D60=0.408

P R O M E D IO

0 100

10

1

0.1

0.01

DIAMETRO DE PARTICULAS (mm)

f) 100

g)

PARQUE ANTONO NARIÑO CURVA GRANULOMETRICA 5 - 20m

PARQUE ANTONO NARIÑO CURVA GRANULOMETRICA 35 - 46m

100 Z = 6.8m

Z = 35.1m

90

90

Z = 7.6m 80

Z = 38.3m

Z = 10.3m

60

Z = 11.0m

50

Z = 12.6m

40

Z = 13.7m Z = 15.1m

30

Z = 16.7m

20 10 0

Z = 39.5m 60 Z = 40.6m 50 Z = 41.4m 40 Z = 42.5m 30 Z = 44.8m 20

Z = 19.7m

D30= 11.802 D60=37.841 100

70

% PASA EN PESO

70

% PASA EN PESO

Z = 36.3m 80

Z = 9.4m

10 P R O M E D IO

Z = 45.3m

D30=0.096 = 0.132 D60=1.841 =22.161

P R O M E D IO

0 10

1

0.1

0.01

100


10

1

0.1

0.01




111


h) 100

JOSE MARIA CORDOBA CURVA GRANULOMETRICA 7.7m

90

Z = 7.7m

80

D10=19.775 D30=27.012 D60=35.660

% PASA EN PESO

70 60 50 40 30 20 10 0 100

10

1

0.1

0.01


i) 100

j)

JOSE MARIA CORDOBA CURVA GRANULOMETRICA 10 - 30m

100 Z = 10.5m

90 80

80

Z = 14.5m

Z = 43.7m 70

Z = 19.7m

% PASA EN PESO

% PASA EN PESO

Z = 38.5m

90

70 60 Z = 27.2m

50 40

Z = 25.7m

30 Z = 28.7m

20 10

JOSE MARIA CORDOBA CURVA GRANULOMETRICA 30 - 60m

D30= 0.115 D60=14.562

60

Z = 49.1m

50 Z = 53.4m

40 30

Z = 57.5m

20

P R O M E D IO

0

10

P R O M E D IO

D60=1.135

0 100

10

1

0.1

0.01

100


10

1

0.1

0.01




112


3.5.6 Peso Específico de los Sólidos Se determinó el peso específico de los sólidos, estando los resultados consignados en la Tabla 3.11. Sector Parque de los Niños Parque Antonio Nariño José María Córdoba

Rango de Gs 2.32 – 2.78 2.51 – 2.90 2.44 – 2.69

Tabla 3.11. Peso específico de los sólidos

3.5.7 Porcentaje de Finos En la Tabla 3.12 se ilustra los rangos de variación de la fracción fina, observándose una dispersión bastante grande en los resultados Sector Parque de los Niños Parque Antonio Nariño José María Córdoba

Rango de PT200 2.2 – 77.3 6.10 – 60.5 12.1 – 55.7

Tabla 3.12. Porcentaje de finos

Un resumen de los resultados obtenidos de los ensayos índices se ilustran en las tablas 3.13 a 3.15.

3.5.8 Ensayos de Compresibilidad Con el fin de determinar la variabilidad del esfuerzo de preconsolidación con profundidad para los limos rojos, se efectuaron 6 ensayos edométricos; adicionalmente se determinaron los índices de compresibilidad (Cc y Cr). Para la realización de las pruebas, las muestras fueron inundadas durante 24 horas, considerando que bajo esta condición se encontraba saturadas, y posteriormente ensayadas. Los resultados obtenidos se ilustran en la Figura 3.7, destacándose los siguientes aspectos comportamentales: a. El material se caracteriza por presentar elevados esfuerzos preconsolidación, los cuales se incrementan con profundidad.

de

b. Las muestras más superficiales presentan un esfuerzo de preconsolidación que fluctúa entre 1.0 a 2.5 kg/cm2, el cual se incrementa con profundidad; por ejemplo, σp=3.1 kg/cm2, para una profundidad de 23.5 metros. c. El material se caracteriza por presentar una elevada presión de expansión. Finalmente, resumen de los diferentes parámetros obtenidos se muestran en la Tabla 3.16


113



Perforación No. 1 Lugar: Parque de los Niños

Muestra

Humedad 105º C (%)

LL (%)

LP (%)

IP (%)

Clasificacion USCS

Pasa Tamiz 200

0 0.50

0.50 3.10

M1

29.2

52.1

37.5

14.7

MH

3.10

4.00

M2

14

41.3

22.7

18.6

GC

24.22

4.00 4.30 4.40 5.20 5.20 5.50 6.70 8.40 9.50 9.70 10.20 10.30 11.45 11.60 12.00 12.20 12.40 12.60 13.45 14.25

4.30 4.40 5.20 5.50 5.50 6.70 8.40 9.50 9.70 10.20 10.30 11.45 11.60 12.00 12.20 12.40 12.60 13.45 14.25 15.50

M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 M12 M13 M14 M15 M16 M17 M18 M19 M20 M21 M22

16.5 13.2 18.5 24.3 14.5 14 31 13.5 10.6 4.7

77.8 38.2 NL NL 44.3 47.3 50 44 54.2

48.2 22.3 NP NP 21.1 23 33.3 20.1 24.1

29.6 15.9

SM GC

40 30.54

23.2 24.3 16.7 23.9 30.1

GC GC ML-MH CL GP-GC

15.50

16.50

M23

1

39.7

24.4

15.3

GP-GC

16.50 17.10 18.80 20.30

17.10 18.80 20.30 21.50

M24 M25 M26 M27

17.1 15.3

39.2 36.3

23.6 21.6

15.6 14.7

21.50

22.50

M28

20.4

42.1

21.6

22.50

23.00

M29

10.6

23.7

23.00

24.35

M30

25

43.9

24.35 24.65 24.85 25.85 27.35 28.85 30.70 32.20 33.50 34.25 35.75 36.00 37.35 38.35 39.45 40.45 40.85 41.85 42.80 43.10

24.65 24.85 25.85 27.35 28.85 30.70 32.20 33.50 34.25 35.75 36.00 37.35 38.35 39.45 40.45 40.85 41.85 42.80 43.10 44.60

M31 M32 M33 M34 M35 M35A M36 M37 M38 M39 M40 M41 M42 M43 M44 M45 M46 M47 M48 M49

16.6 42.2 17.4 31.9

9 10.1

11.7 30.8

γt 3

(gr/cm )

24.8


Limo amarillo rojizo presencia de raíces,seco. Grava areno-arcillosa amarillento oscura con vetes habanas, presencia de raíces,seca.

2.56 2.32

Arena limosa habana oscura,presencia de raíces,seca. Grava areno-arcillosa amarillento rojizo claro,seca. Arena limosa habano rojiza,seca. NL, NP

26.14 15.4 29.61

Arena con finos naranja claro,seca. NL, NP

2.4 1.9 2 2.38

15.8

SC

Grava arcillosa con algo de arena y arcilla,naranja amarillento,seco. Grava arcillosa con algo de arena,naranja amarillento, seca.. Limo naranja marillento pálido,seco. Arcilla naranja amarillento claro,seco.

7.78 2.18

Grava arcillosa pobremente gradada,café amarillento,seca. Grava con algo de arena y finos,café amarillento pálido,seca.

2.19 40.6

Gs

2.74

43.86

Grava con arcilla café amarillenta,seca. Arena arcillosa con algunas gravas naranja amarillento pálido,seco.

2.3 2.26 10.2 13.5 19.4 8.1

13.2 9.4 17.6 23.2 15.2 18.8 17.1 21 14.8 14.6 15.5

17.82

Grava con algo de arena y finos amarillento ocre,seca.

20.7

2 2.4 2.36

Grava con algo de arenas y finos,amarillo ocre,seca.

10.17

2.24

Grava arcillosa pobremente gradada amarillo pálido,seco.,amarillo ocre,seca.

SC SC

41.39 44.88

2.45 2.34

2.7 2.72

Arena arcillosa con algunas gravas amarillento ocre,seca.

20.5

GC

39.42

2.33

2.62

Grava arcillosa con algo de arena amarilla,puntos blancosy violetas,seca.

16.6

7.1

CL-ML

77.3

2.22

2.65

Arcilla limosa café rojiza,con fragmentos de núcleos hasta de 12 Cm,seca

29.8

14.1

45

2.49

2.63

Grava con limo café amarillento claro,puntos blancos,presencia de algunas gravas,seco.

38.2 53.9 48.1 30

24.6 27.4 24.2 17.3

13.6 26.5 23.9 12.7

GC CH GC CL

27.49 54 39.54

2.47

Grava arcillosa con arena ocre claro y habano,seco.

2.01 1.78

2.64 2.73 2.67 2.75

39.6 52.1

19.4 37.5

20.2 14.7

GC GM

12.7 20.58

2.53

2.69

Grava-areno-arcillosa,amarillo ocre,seca.

Arena arcillosa con algunas gravas,amarillo habano y café,seca.

Arcilla con bandas café amarillento ocre,seca. Grava arcillosa con algo de arena,amarillo ocre,seca. Arcilla amarillenta clara,seca.

Grava limosa con algo de arena amarilla clara,seca.

15.63

Grava arenosa con algo de finos amarillenta clara,seca. Grava en matríz limo-arcillosa amarillenta clara,seca.

35.1

18.4

16.6

GC

32.1

19.2

13

GP-GC

31.5 31.1

20.9 20.1

10.6 11

GC GC

28.3

21.3

7

SP-SC

22.49 9.4 20.91 10.56 18.36 32.86 27.75 25.01 34.98

Grava areno-arcillosa café amarillenta,seca. Grava con algo de arena y finos café amarillento,seca.

2.34 2.31 2.46 2.13 2.19 2.22

Grava arenosa con pocos finos café amarillento,seca. Grava areno-arcillosa pobremente gradada café amarillento,seca. Grava arenosa con pocos finos café amarillento,seca.

2.37 2.54

Grava arcillosa con arena café amarillento,seca. Grava areno-arcillosa café amarillento,seca. Grava arenosa con algo de finos café amarillento claro,seca.

2.32

Arena arcillo-limosa café amarillento clara.

Tabla 3.13. Resumen de ensayos de laboratorio perforación 1


114



Perforación No. 1 Lugar: Parque de los Niños

Muestra

Humedad 105º C (%)

LL (%)

LP (%)

IP (%)

Clasificacion USCS

Pasa Tamiz 200

(gr/cm )

21

2.17

15.6

2.52

γt 3

Gs

Grava arenosa con algunos finos amarillo ocre con vetas habanas y claras,seca.

44.60

45.85

M50

17.5

45.85

46.45

M51

15.8

31.4

22

9.4

GP-GC

46.45

47.50

M52

20.5

36.1

19.1

17

CL

47.50

48.65

M53

15.9

21.6

48.65 49.20

49.20 50.40

M54 M55

9.8 9.5

20.4 25.7

50.40

51.20

M56

20.2

15.62

51.20

52.70

M57

23.3

36.2

25.8

10.4

ML

52.70

54.10

M58

20.3

28.8

18.7

10.1

GC

54.10

55.40

M59

21.8

55.40

56.90

M60

23

32.8

24.7

8

CL

56.90

58.40

M61

25

36.2

25.8

10.4

GC

21.68

2.23

Grava con arena en matríz arcillo limosa marrón amarillo y habano,seca.

58.40

59.90

M62

25

34.9

20.8

14.1

SC

28.41

2.19

Arena arcillosa amarillo ocre y claro,presencia de fragmentos de roca ,seca.

59.90

61.00

M63

31

33.7

24.9

8.8

GM

21.54

2.05

61.00 62.50 63.90 65.40 66.90 68.40 69.75 71.25 72.70 74.05 75.55 77.05

62.50 63.90 65.40 66.90 68.40 69.75 71.25 72.70 74.05 75.55 77.05 78.70

M64 M65 M66 M67 M68 M69 M70 M71 M72 M73 M74 M75

30.9 22.9 24.1 18.5 15.6 13.9 16.2 25.6 17.5 15.6 16.5 14.8

28.41 18.76

17.5 20.94 14.6

2.14 2.1 2.13 2.25 2.27 2.15 2.13

29.52 31.3

2.16 2.12 2.15 2.29

78.70

80.00

M76

14.5

17.97

2.24

80.00 81.50 83.00 84.50 86.00 87.50 89.00 90.50 92.00 93.50 95.00 96.30

81.50 83.00 84.50 86.00 87.50 89.00 90.50 92.00 93.50 95.00 96.30 97.80

M77 M78 M79 M80 M81 M82 M83 M84 M85 M86 M87 M88

13.2 13.5 18.4 13.4 16.4 21.4 18.8 19.8 17.2 19.2 15.5 14.4

2.19 2.2 2.12 2.25 2.25 2.06 2.05 2.1 2.16 2.05 2.11 2.18

1.98

29.27

2.61


Grava areno-arcillosa pobremente gradada café con puntos blancos,oxidada,seca.

2.63

Arcilla con presencia de algunas gravas amarillo ocre oscuro vetas negras,seca.

2.65

Grava arenosa con algunos finos amarillo ocre con vetas grises,seca. Grava arenosa con algunos finos ocre vetas cafés,seca. Grava arenosa con algunos finos amarillo ocre puntos blancos,seca. Grava en matríz limo-arenosa amarillo habano,fragmentos de roca,seca.

2.24

Limo gris habano y rojiso con fragmentos de roca seco.

2.23

Grava-areno-arcillosa amarillo ocre,marro´n y habano,fragmentos de roca,seca. Grava en matríz areno limosa,amarillo grisaceo,fragmentos de roca,seca.

36.3 30

18.6 19.3

17.6 10.8

GC CL

28

17.1

10.9

GP-GC

40.1

22.3

17.8

CL

43

18.1

25

GC

Arcilla con limo marrón amarillo y habano,fragmentos de roca,seca.

2.54

Grava areno-limosa amarillo grisáceo y habano fragmentos de roca,seca. Arena con gravas y finos amarillo habano,fragmentos de roca,seca. Grava areno arcillosa gris ocre,fragmentos de roca,seca. Arcilla verde,gris,habana fragmentos de roca,seca. Gravas en matríz areno limosa amarillo ocre,seca.

2.54 2.64 2.71

Grava con arena y finos ocre grisáceo,fragmentos de roca,seca. Grava arenosa con finos gris oscura,presencia de turba,seca. Grava Areno-arcillosa café y gris oscuro,seca. Limo arenoso café oscuro,seco.

26.3

14.7

11.6

SC

47.83

24.6

15.3

9.3

SC

24.4

16.5

7.8

GC

33.43 26.67 19.95 68.04

25.1 35.4

18.1 15.7

7 19.6

CL-ML SC

25.4 27.6

18.7 19.2

6.7 8.4

SC-SM CL

48.2 33.42 28.52

2.48

Arcilla gris verdosa,seca Limo con algo de arena algo oxidado.gris verdoso,vetas grises,seca.

2.48 2.54

Grava arcillosa gris verdosa vetas grises oscuras,seca. Arena gravosa con algo de finos café,grumos grises,seca. Grava arenosa con algo de finos café clara,consistencia dura,puntos grises,seca.

2.63

Arena arcillosa café amarillento claro,seca. Grava arenosa en matríz arcillosa café amarillento claro,seca.

2.52

Arena arcillosa con algunas gravas café amarillento claro,seca. Arena gravosa en matríz arcillosa café amarillento claro,seca.

2.78 2.67 2.68 2.58

Grava arcillosa gris verdosa vetas grises oscuras,seca. Limo arenoso con algunas gravas café amarillento claro,seco. Arcilla limosa café amarillento claro,seca. Arena arcillosa café amarillento claro,seca. Arena con gravas y algo de finos café amarillento,seca.

2.57 2.6

Arena con gravas en matri´z arcillo-limosa café amarillento,seca. Arcilla café amarillento claro,seca.

Tabla 13. Resumen de ensayos de laboratorio perforación 1


115



Perforación No. 2 Lugar: Parque Antonio Nariño

Muestra

Humedad 105º C (%)

LL (%)

LP (%)

IP (%)

Clasificacion USCS

56.9

23.6

33.3

CH

43.8 38.5

16.7 28.3

27.1 10.2

GC

Pasa Tamiz 200

γt 3

(gr/cm )

Gs


0.00 2.50 4.00 5.80

2.50 4.00 5.80 6.45

M1 M2

25.7 34.9

6.45

7.15

M3

13.6

7.15 8.00 8.75 9.95

8.00 8.75 9.95 10.70

M4 M5 M6 M7

11.6 13.3 8.8 9.7

10.70

11.20

M8

9.8

16.5

Gravaa habana grisácea con algo de arena y finos café amarillento,seca.

11.20 11.95 13.25 14.15 16.05 17.40 18.30

11.95 13.25 14.15 16.05 17.40 18.30 19.25

M9 M10 M11 M12 M13 M14 M15

5.4 8.4 11.6 6.3

6.1 11.9 10.8 12.1

Grava con algo de arena y finos, café amarillento,seca.

19.25

20.13

M16

20.13 21.65 23.15 24.00 24.45 25.91 27.41

21.65 23.15 24.00 24.45 25.91 27.41 28.95

M17 M18 M19 M20 M21 M22 M23

28.95

30.15

30.15

40.4

23.1

17.3

GP-GC

61.9 48.4

22.1 17.9

39.8 30.5

CH

23.1 18.2

39.1 39.2

17.2 16.3

21.9 23

M24

16.7

49.7

20

30.90

M25

22

41.3

30.90

32.25

M26

21.7

60.6

32.25 32.65

32.65 34.15

M27 M28

18.7

42.7

15.8

26.9

CL

34.15

36.00

M29

17.8

29.5

17.2

12.3

SC

36.00 36.50

36.50 37.25

M30 M31

17.6 12.1

37.75

M32

14.9

38.75

M33

21.9

Arcilla gris amarillenta pálida,seca.

12 19.7 11.4 8.9

Grava-areno-arcillosa blanca grisácea con fragmentos de roca,seca.

2.22

2.54 2.58

Grava con algo de arena y finos,amarillo claro,fragmentos de roca,seca.

Arena limosaamarillenta con vetas cafés y puntos grises,seca. Grava con algo de arena y finos gris con fragmentos de roca,seca. Grava con algo de arena y finos, gradada gris clara ,seca.

Grava con algo de arena y finos café amarillento,seca.

2.65

Grava-areno-arcillosa amarillento oscura,seca. Grava con algo de arena y finos café amarillenta,seca.

14.1

25 23.1 23.4

37.25

2.67

17.4

10.7

37.75

1.92

Grava pobremente gradada café amarillento,fragmentos de roca,seca.

60.5

Limo con algo de gravas y arenas café y puntos grises,seca.

2.01 2.01

2.65 2.67

Arcilla café amarillento,muy oxidada con vetas rojas ycafes,seca.

CL CL

2.06 2.08

2.76

Arcilla café rojizo presencia de algunas gravas,seca.

29.7

CL

2.18

2.69

Arcilla de consistencia dura café amarillento oscura y gris verdosa,seca.

16.7

24.6

CL

2.08

36.5

24.7

MH

2.02

2.63

Limo gris verdoso con trazas café amarillento oscuro,algo oxidado seco.

44.1



2.1 32.5

Arena arcillosa con algo de grava café amarillento rojiso seca.

Arcilla café amarillento y gris verdoso consistencia media,seca.

1.68

2.63

2.04

2.51

2.26

2.65

23.8

Arena arcillosa con algo de gravas café amarillenta oscura,tonos grises,seca. Arena con algo de gravas y finos,habana con café,seca.

Limo arcilloso café amarillento claro con presencia de roca friable,sseca.

27.8

21.1

6.7

GC-GM

16

Gravas con arena en matríz arcillo-limosa café amaillento oscuro,seca.

38.75

40.25

M34

32.5

46.4

16.9

29.6

SC

48.27

2.15

2.75

Arena arcillosa con algo de gravas café amarillento oscuro,seca.

40.25

40.90

M35

26.5

37.4

18.4

19

SC

18.41

2.01

2.73

Arena arcillosa con algo de gravas café amarillenta,tonos grises y claros,seca.

40.90 41.10 41.75 43.15 44.60 45.00 45.20 46.25 47.05 47.65 48.85 49.05 50.65 51.85 52.05

41.10 41.75 43.15 44.60 45.00 45.20 46.25 47.05 47.65 48.85 49.05 50.65 51.85 52.05 53.55

M36 M37 M38 M39 M40 M41 M42 M43 M44 M45 M46 M47 M48 M49 M50

14.1 15.2 20.7 20.7 16.7

40.2 46.5 54.3

19.1 25 25.1

21.1 21.5 29.2

GC GC CH

22.25 37.75

16.7

29.6

17.6

12

GP-GC

14.2 12.5

34.1 24.9

15.8 16.2

18.4 8.7

CL CL

2.19 1.93 2.1

2.73 2.7 2.69

28.69

20.1

Grava areno-arcillosa gris con amarillo claro,seca. Grava areno-arcillosa gris con amarillo,seca. Arcilla café amarillento seca. Gravas con arena y finos café amarillento,seca.

24.52

2.57

Grava areno arcillosa café amarillento,seca.

Arcilla café amarillenta oscura con vetas vinotinto,seca.

1.92

Arcilla vinotinto,seca.

2.9

Arena con gravas en matríz limo arcillosa,con vetas vinotinto,seca.

Tabla 3.14. Resumen de resultados de laboratorio perforación 2


116



Muestra

Perforación No. 3 Lugar: José María Córdoba Humedad 105º C (%)

0.00 1.95 2.30 3.30 4.10 5.60 6.90 8.45 9.80 11.10 11.60 12.90 13.70 15.30 16.80 17.80 18.00 19.20 20.20 20.60

1.95 2.30 3.30 4.10 5.60 6.90 8.45 9.80 11.10 11.60 12.90 13.70 15.30 16.80 17.80 18.00 19.20 20.20 20.60 22.10

M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 M12 M13 M14 M15 M16 M17 M18 M19 M20

22.10

23.60

M21

23.60

24.90

M22

17

24.90

26.40

M23

12.1

26.40

27.90

M24

24.2

27.90

29.40

M25

11.7

29.40 30.60 32.20 34.30

30.60 32.20 34.30 35.80

M26 M27 M28 M29

35.80

37.60

M30

12.1

37.60

39.30

M31

25.6

39.30

40.90

M32

40.90 41.70 42.90 44.50 45.40 46.80 48.30 49.90 51.50

41.70 42.90 44.50 45.40 46.80 48.30 49.90 51.50 52.70

M33 M34 M35 M36 M37 M38 M39 M40 M41

52.70

54.10

54.10 55.50 57.00

LL (%)

LP (%)

IP (%)

Clasificacion USCS

Pasa Tamiz 200

γt 3

(gr/cm )

Gs

2.49

Grava limpia

2.26 2.19

Grava limpia Grava en matríz limosa amarillo y gris,seca. Grava aeno-arcillosa amarillo ocre,seca.

1.6 1.6 9.6

30.6

19.1

11.4

GC

30.7

2.69

11.9 7.8

6.5

2.15

Grava en matríz limo-arenosa amarillo ocre,seca. Grava con matriz amarillo ocre y fragmentos de núcleos. Grava en matríz limo-arenosa amarillo ocre,seca. Grava limpia

2.28 2.23

Arcilla ocre amarillento,vetas grises,seca. Fragmentos de núcleos, poca grava con matriz amarillo ocre

12.1

32.1

18.4

13.6

CL 40.6

31.4

17.1

14.3

CL

10.5

2.22 35.6

19.4

16.2

GC

35.4

2.17

22.5

2.18

16.5

2.29

2.44

2.25 34.3

18.5

15.8

GC

2.67

19.1

18.8

GC

23.6

2.29

2.65

Grava areno-arcillosa café amarillento,seca.

2.58

13.4

32.8

15.3

17.5

GC

23.3

59.1

27.1

32

CH

18.2 21.5 15

30.3

15.1

15.2

GC

38.4

15.1

23.3

CL

M42

21.1

36.4

17.7

18.7

SC

55.50 57.00

M43 M44

18.4 13.4

40.7

20.9

19.8

CL

58.00

M45

17.2

43

17

26

CL

13.8

2.12

2.69

36.7

2.16 2.45 2.12 2.06 2.17

2.65

44.5

2.1 2.17 2.16

55.73

2.09

Arcilla café amarillento claro,con grava y arena,seca. Grava areno-limosa con algo de arcilla,consistencia dura,café amarillento oscura. Grava areno arcillosa café amarillento oscuro,consistencia dura,seca. Grava arenosa con finos consistencia dura,café amarillento oscuro,seca. Grava arenosa en matríz limo-arcillosa café amarillento claro,consistencia media. Grava areno-arcillosa café amarillento claro consistencia dura,seca.

Limo arcilloso con arena y algunas gravas café amarillento oscuro,dura,seca. Grava areno-arcillosa café amarillento oscuro con vetas vinotinto y grises,seca.. Arcilla café amarillento claro con gravas sub-redondeadas,vetas grises,seca.

2.26 37.9


2.61

Limo con algunas gravas,café amarillento,seco. Limo con arena y gravas café amarillento claro.seca. Grava areno-arcillosa café amarillento,seca. Limo arecilloso café amarillento ,seco. Arcilla café amarillento claro con vetas grises,seca. Arena arcillosa con algunas gravas café amarillento vetas blancas y grises,seca. Arcilla café amarillento con vetas habanas,seca. Arcilla café amarillento con vetas habanas,seca. Arcilla con arena y algunas gravas café amarillento,con vetas habanas,seca.

Tabla 3.15. Resumen de resultados de laboratorio perforación 3


117


Profundidad

eo

σ´v 2 (Kg/cm )

σ´p 2 (Kg/cm )

RSC

Cc

Cr

P1M1

1.2 - 1.5

0.839

0.3

1.02

3.4

0.368

0.033

P1M34

25.85 - 27.35

0.844

5.7

6

1.1

0.519

0.034

P2M1

4.0 - 5.8

0.669

0.8

2.5

3.1

0.206

0.065

P2M19

23.15 - 24.0

0.527

2.85

3.1

1.1

0.111

0.043

P2M26

30.9 - 32.25

0.575

3.72

3.8

1.0

0.326

P3M1

0.7- 1.3

0.548

0.24

1.8

7.5

0.140

0.027

P3M39

48.3 - 49.9

0.412

6.4

6.4

1.0

0.226

0.040

Muestra

Tabla 3.16. Parámetros de Compresibilidad

3.5.9 Ensayos de Resistencia 3.5.9.1 Ensayo de Corte Directo Con el fin de conocer los parámetros de resistencia del material, se ejecutaron 7 cortes directos consolidados drenados; Las muestras recolectadas fueron sometidas a presiones de consolidación de 0.3, 1.0 y 1.6 Kg/cm2. Los resultados de tales pruebas se ilustran en la Figura 3.8, destacándose los siguientes aspectos comportamentales: • •

El material se caracteriza por estar cementado; esto se deduce de los elevados valores del interceptos de cohesión que presenta. La fracción fina presenta un comportamiento dúctil.

•

El material se caracteriza por los elevados valores de cohesión y bajos ángulos de fricción, como se aprecia en la Tabla 3.17.

•

En resumen, las envolventes de resistencia de Mohr-Coulomb del material de estudio se ilustran en la Figura 3.8. Perforación

1

2 3

Muestra

C´p 2 (Kg/cm )

φ ´p

C´r 2 (Kg/cm )

φ ´r

79 81 84 86 1 23 1

1.0 0.14 3.06 3.37 0.25 0.62 0.13

21.2 23.8 17.3 10.8 22.2 18.2 41.1

0.07 0.09

23.0 39.8

Tabla 3.17. Parámetros de resistencia de Mohr - Coulomb

3.5.9.2 Resistencia ante carga monotónica Con el fin de evaluar los parámetros de resistencia del suelo, se realizaron ensayos triaxiales consolidados no drenados midiendo presión de poros (CU). Las muestras fueron consolidadas a presiones de 0.3, 1.5 y 2.0 kg/cm2. INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales

118

0.9

0.9

0.8

0.8

RELACION DE VACIOS

RELACION DE VACIOS


0.7

0.6

0.5

0.4

P1M1 Profundidad 1.2-1.5m σp= 1.02 σ´v= 0.2 Cc= 0.368 Cr = 0.033

0.1

0.6

0.5

0.4

0.3 0.01

0.7

P1M34 Profundidad 25,85-27,35m σp= 5.9 σ´v= 5.7 Cc= 0.519 Cr = 0.034

0.3

σp

1

10

100

0.01

0.1

ESFUERZO NORMAL (Kg/cm2)

RELACION DE VACIOS

0.6

RELACION DE VACIOS

100

0.6

0.7

0.5

0.4

σp 10

1


P2M1 Profundidad 4.0-5.8m σp= 2.5 σ´v= 0.8 Cc= 0.206 Cr= 0.065

0.5

0.4

0.3


0.3 0.2 0.01

0.1

1

σp

10

100

0.01

0.1

2

ESFUERZO NORMAL (Kg/cm )

1

σp

10

100


Figura 3.7. Ensayos de Compresibilidad


119

0.6

0.5

0.5

RELACION DE VACIOS

0.6

0.4

0.3

P2M26 Profundidad 30.9-32.25m σp= 3.8 σ´v= 3.72 Cc= 0.326

0.2 0.01

0.1

0.4

0.3

P3M1 Profundidad 0.7-1.3m σp= 1.8 σ´v= 0.2 Cc= 0.140 Cr = 0.027

0.2

σp

1

10

100

0.01

0.1

2

1

σp

10

100


ESFUERZO NORMAL (Kg/cm ) 0.5

0.4

RELACION DE VACIOS

RELACION DE VACIOS


0.3

0.2

0.1


0.01

0.1

σp 10

1

100

2

ESFUERZO NORMAL (Kg/cm )

Figura 3.7. Ensayos de Compresibilidad


120


Los resultados de tales pruebas se ilustran en la Figura 3.9, destacándose los siguientes aspectos comportamentales: - Durante el corte las muestras presentan disminución de volumen lo que se traduce en un incremento de presión de poros positiva. -

El material en general presenta un comportamiento dúctil.

-

El ángulo de fricción fluctúa entre 29º y 34º

-

Finalmente, las características más importantes del material se ilustran en la Tabla 3.18. Sector

Muestra

Profundidad (m)

M

C´ 2 (kg/cm )

Parque de los 1 1.20 – 1.50 1.40 0.4 Niños Parque Antonio 1 4.0 – 5.0 1.16 0.0 Nariño Tabla 3.18. Parámetros de resistencias triaxiales CU.

φ´ 34.6 29.1

3.5.9.3 Resistencia ante carga cíclica – Triaxial cíclico. El ensayo Triaxial cíclico tiene como finalidad investigar el comportamiento esfuerzo - deformación y la resistencia al esfuerzo cortante de un espécimen cilíndrico de suelo, sometido a cargas axiales cíclicas. La Figura 3.10 muestra un esquema de una cámara triaxial cíclica; El ensayo triaxial cíclico consiste en someter un espécimen de suelo a un esfuerzo de confinamiento, σ3c, hasta lograr su consolidación, y posteriormente aplicarle un esfuerzo axial cíclico de magnitud conocida, σd, a una frecuencia determinada. La Figura 3.11 muestra un esquema de un equipo triaxial cíclico. En la Figura 3.12a se presenta el estado de esfuerzos de un espécimen que ha sido inicialmente consolidado isotrópicamente, y que posteriormente en condiciones no drenadas se cambia el estado de esfuerzos, de manera que el esfuerzo axial se incrementa en 1/2σd (Figura 3.12b), mientras que el esfuerzo radial sé decrementa un una cantidad igual a 1/2σd, el estado de esfuerzos resultante se muestra en la Figura 3.12c. En la Figura 3.12b se puede apreciar que la condición antes descrita produce esfuerzos cortantes τ de magnitud 1/2σd en planos con una inclinación de 45 grados con respecto a la horizontal. El ensayo triaxial cíclico descrito anteriormente es la condición deseable, puesto que se mantiene el esfuerzo normal medio constante; Sinembargo es difícil de realizar, ya que requiere que tanto la carga axial como la presión de confinamiento varíen en forma cíclica y sincronizada. Debido a lo anterior, es necesario introducir algunos cambios en el ensayo: manteniendo la presión de confinamiento, σ3c, constante y aplicando el esfuerzo axial cíclicamente, con magnitud de ±σd como se indica en la Figura 3.13 A. Según Seed y Lee (1966), esta última condición descrita produce


121


8

ESFUERZO CORTANTE (Kg/cm2)


8 P1M79 Profundidad 83.0-84.5m C´p= 1.0 φ´p=21.1°

7 6 5 4 3 2

6 5 4 3 2

1

1

0

0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

P1M81 Profundidad 86.0-87.5m C´p= 0.14 φ´p=23.8°

7

0

16

1

2

3

4

5

8

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

12

13

14

15

16

8 P1M84 Profundidad 90.5-92.0m C´p=3.06 φ´p=17.3°

7



6



6 5 4 3 2 1 0

P1M86 Profundidad 93.5-95.0m φ´p=10.8° C´p=3.37

7 6 5 4 3 2 1 0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

0

1

2


3

4

5

6

7

8

9

10

11


Figura 3.8. Ensayos de corte directo


122


4 P2M1 Profundidad 4.0-5.8m φ´p=22.2° C´p=0.25 C´r=0.07 φ´r=23.0°

1.2

P2M23 Profundidad 27.41-28.95m C´p=0.62 φ´p=18.2°

3.5



1.4

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0

3

2.5

2

1.5

1

0.5

0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

2.4

2.6

0

0.5

1

1.5

2

2.5


3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

7

7.5

8


0.7 P3M1 Profundidad 0.7-1.3m C´p= 0.13 φ´p= 41.1° C´r= 0.09 φ´r= 39.8°


0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8


Figura 3.8. Ensayos de corte directo


123


4.5

3

P1M1 Profundidad 1.2-1.5m

PRESION DE POROS (Kg/cm2)

2.5

E 2

1

1.5

3.5

3

m

1

4

µ

q

ESFUERZO DESVIADOR (Kg/cm2)

P1M1 Profundidad 1.2-1.5m Modulo tangente: E= 680 Kg/cm2

0.5

2.5

0 0

2

4

6

ε

8

10

12

14

16

18

20

22

0

24

2

4

6

DEFORMACION AXIAL (%)

ε

8

10

12

14

16

18

20

22

24


3

q


P1M1 Profundidad 1.2-1.5m φ ´=34.6° M= 1.40

2.5

2

M 1

1.5

1

0.5

0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

p, p´ ESFUERZOS PRINCIPALES (Kg/cm )

3.5

4

2

Figura 3.9. a) Ensayo Triaxial Estático P1M1


124


4 P2M1 Profundidad 4.0-5.5m

2.5

PRESION DE POROS (Kg/cm2)

P2M1 Profundidad 4.0-5.5m Modulo tangente: E=490 Kg/cm 2

E 2

1 1.5

m

1

3.5

3

2.5

µ

q


3

0.5

2

0 0

2

4

ε

6

8

10

12

14

16

18

0

2

4


ε

6

8

10

12

14

16

18


3

q


P2M1 Profundidad 4.0-5.5m φ´=29.1° M=1.16

2.5

2

1.5

M 1

1

0.5

0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

p, p´ ESFUERZOS PRINCIPALES (Kg/cm )

3.5

4

2

Figura 3.9. b) Ensayo Triaxial Estático P2M1


125


resultados semejantes a los indicados en la Figura 3.12c, siempre y cuando las muestras ensayadas estén completamente saturados, ya que la única diferencia entre ambos procedimientos radica en la variación de la presión de cámara en una cantidad de ±1/2σd, la deformación axial no requiere ninguna corrección. Al igual que en los triaxiales ante carga monotónica, las muestras fueron inicialmente consolidadas a presiones de 0.5, 1.0 y 2.0 kg/cm², y posteriormente ensayadas en condición no drenada midiendo presión de poros bajo carga controlada, aplicando un esfuerzo desviador que cumplía la expresión siguiente:

σd ≤ 0.1 − 0.3 2σ Los resultados de los ensayos de laboratorio se ilustran en la Figura 3.14, destacándose los siguientes aspectos: Parque del los Niños Las muestras fueron consolidadas a presiones de 1.2, 3.0 y 3.5 ks/cm2 ; como característica importante se destaca que la deformación axial es inferior a 0.5% (fluctúa entre 0.2% y 0.5%); Por lo tanto, para efectos prácticos el material se encuentra en el rango clástico: • Incrementando el esfuerzo desviados de 0.4 ks/cm2 a 1.6 ks/cm2, se encontró que el nivel de deformaciones prácticamente se mantiene. •

Para bajas presiones de consolidación, las presiones de poros, se estabilizan alrededor de 1.2 ks/cm2 , mientras que para elevadas presiones de confinamiento la presion se estabiliza alrededor de 2.5 ks/cm2

•

No se observo una degradación importante en el módulo de corte.

•

Los incrementos de presión de poros desplazan hacia la izquierda la trayectoría de esfuerzos; como se ilustra en al Figura 3.14a, posteriormente la muestra se llevo a la flla bajo carga monotónica, acercándose a la envolvente de resistencia.

Parque Antonio Nariño • •

Al igual que en el caso anterior el nivel de deformaciones estuvo alrededor de 0.2%, independiente del incremento del esfuerzo desviados. No se detectó ninguna degradación apreciable en el módulo de corte.

Jose Maria Córdoba • •

Para un esfuerzo desviados de 1.2 ks/cm2 , las deformaciones axiales son inferiores al 0.3% No se detectó una degradación módulo de elasticidad (Figura 3.14 f)


126


Figura 3.10 Cámara Triaxial Cíclica


127


Figura 3.11. Esquema de un equipo triaxial cíclico


128


Figura 3.12. Esquema del estado de esfuerzo en un ensayo triaxial cíclico


130


Figura 3.13. Esquema de ensayo triaxial cóclico convencional para espécimen isotrópicamente consolidado (TC – IC)


131


P1M3 PARQUE DE LOS NIÑOS (4.3-4.4m)

q (Kg/cm 2)

q (Kg/cm2) 0.2

Mc 1

0.8

0.1 0.4

0

0 0

0.4

0.8

1.2

1.6

-0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

2

P´ (Kg/cm )

0.5

0.6

εa (%)

-0.4 -0.1

1 Me -0.8

-0.2

µw (Kg/cm2)

εa (%)

1.4

2

1.2

1

1

0

0.8

-1

0.6

-2 0

400

800

1200

1600

T (seg)

0

400

800

1200

1600

T (seg)

Figura 3.14. a) Ensayo Triaxial Cíclico P1M3


132



q

q (Kg/cm2)

(Kg/cm2)

2

2

Mc

1.6

1.6

1 1.2

1.2

0.8

0.8

0.4

0.4

0

0 0

0.4

0.8

1.2

1.6

2

2.4

2.8

-0.4

3.6 -1

3.2

-0.8 -0.6 -0.4 -0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

-0.4

P´ (Kg/cm2)

1

εa (%)

-0.8

-0.8

1

-1.2

-1.2 Me

-1.6

-1.6

εa (%)

µw (Kg/cm2) 1

2.8

2.6 0.5

2.4 0

2.2

-0.5 2

-1

1.8 0

1000

2000

3000

4000

0

400

800

T (seg)

1200

1600

2000

T (seg)

Figura 3.14. b) Ensayo Triaxial Cíclico P1M52


133



q

q (Kg/cm2)

(Kg/cm2) 2.4

2.4

2

2

Mc 1

1.6

1.6

1.2

1.2

0.8

0.8

0.4

0.4

0

0 0

0.4

0.8

1.2

1.6

2

2.4

2.8

3.2

-0.4

3.6

4 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1

-0.8

-0.8

-1.2

-1.2

-1.6

0

0.1

0.2

-0.4

P´ (Kg/cm2)

0.3

0.4

0.5

0.6

εa (%)

-1.6

1 Me

-2

-2

-2.4

-2.4

εa (%)

µw (Kg/cm2) 0.8

3

2.5 0.4

2

0

1.5

-0.4 1

-0.8

0.5 0

200

400

600

0

200

T (seg)

400

600

T (seg)

Figura 3.14. c) Ensayo Triaxial Cíclico P1M88


134


P2M1 PARQUE ANTONIO NARIÑO (4.0-5.8m)

q

q (Kg/cm2)

(Kg/cm2)

0.8

0.8

0.6

0.6

Mcx 1

0.4

0.4

0.2

0.2

0

0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.2 -0.4

1

-0.2

0

0.2

P´ (Kg/cm2)

0.4

εa (%)

-0.2

-0.2

-0.4

-0.4 1 Me -0.6

-0.6

-0.8

-0.8

εa (%)

µw (Kg/cm2) 0.4

2.24

2.2 0.2

2.16

0

2.12

-0.2 2.08

-0.4

2.04 0

1000

2000

3000

0

1000

T (seg)

2000

3000

T (seg)

Figura 3.14. d) Ensayo Triaxial Cíclico P2M1


135


P2M26 PARQUE ANTONIO NARIÑO (30.9-32.3m)

q

q (Kg/cm2)

(Kg/cm2) 1.2

1.2 Mc 1

1

0.8

0.8 0.6

0.4

0.4 0.2

0

0 0

0.4

0.8

1.2

1.6

2

2.4-0.3

-0.2

-0.1

-0.2

0

0.1

0.2

2

P´ (Kg/cm ) -0.4

0.3

εa (%)

-0.4 -0.6

-0.8

-0.8

1 Me

-1

-1.2

-1.2

εa ( %)

µw (Kg/cm2) 0.92

0.4

0.88

0.2

0.84

0

0.8

-0.2

0.76

-0.4

-0.6

0.72 0

400

800

1200

1600

2000

0

400

800

T (seg)

1200

1600

2000

T (seg)

Figura 3.14. e) Ensayo Triaxial Cíclico P2M26


136


P3M44 JOSE MARIA CORDOBA (55.5-57.5m)

q

q (Kg/cm2)

(Kg/cm2) 2

2 Mc 1

1.6

1.6

1.2

1.2

0.8

0.8

0.4

0.4

0

0 0

0.4

0.8

1.2

1.6

2

2.4

-0.4

2.8

3.2

3.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

-0.4

P´ (Kg/cm2)

-0.8

0.4

0.5

εa (%)

-0.8

-1.2

-1.2 1 Me

-1.6

-1.6

-2

-2

µw (Kg/cm2)

εa (%)

1.4

0.6

0.4 1.3

0.2

1.2

0

-0.2 1.1

-0.4

1

-0.6 0

2000

4000

6000

8000

0

2000

T (seg)

4000

6000

8000

T (seg)

Figura 3.14. f) Ensayo Triaxial Cíclico P3M44


137


3.5.10 Ensayo de Carga Puntual Esta prueba se realizó con el fin de tener información de la resistencia del material rocoso, ya que se detectó una ausencia total de este tipo de pruebas en los estudios consultados. Debido a que este parámetro permite obtener valores de compresión inconfinada, se utilizó la siguiente correlación obtenida en San Cayetano (¿??), al realizar tanto pruebas de carga puntual como de compresión inconfinada: qu = 10*Is Siendo: qu = Resistencia en compresión inconfinada Is = Resistencia a la carga puntual Los resultados de las pruebas de laboratorio se ilustran en la Tabla 3.19. anteriores valores se utilizaron en la clasificación del Macizo Rocoso. D SONDEO MUESTRA Prueba Orientación (cm) Paral Perp No 1

21

1

13

1

22

1

23

1

26

1

27

1

28

1

17

3

1

1 2 3 1 2 3 1 2 1 2 3 1 2 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X

7.5 6.02 7.63 11.32 11.32 6.32 6 6 5.98 4.34 5.8 6 6 5.98 3.4 3.3 6 6 4.5 4.4 4.2 5.3 10.6 4.4 5.6

L (cm)

W (cm)

Fuerza (kN)

5.98 12.88 5.98 6.31 6.32 10 14.5 9.14 13.2 5.98 8.71 12.43 10.91 9.1 5.98 5.98 9.9 5.84 6 18.3 8.86 5.4 6.02 10.59 5.91

7 6 7.5 9.8 9.6 6 6 5.9 5.9 4.3 5.9 5.9 5.9 5.9 3.2 3 5.9 5.9 4 4 3.9 5.2 6.02 6.11 5.91

2.2 5.5 6.5 3.2 4 1.5 7.5 6.5 6.5 5.2 4.5 2.6 4 9 6.2 5 14 14 15.5 2.3 1 1 9.5 4.3 5.6

Los

Is σc 2 (Kg/cm ) (Kg/cm2) 3.99 15.49 11.39 2.55 3.19 3.83 21.26 18.42 18.55 28.17 13.65 7.37 11.34 25.68 54.73 46.85 39.68 39.68 78.11 12.12 5.78 3.63 8.63 22.66 18.22

39.9 154.9 113.9 25.5 31.9 38.3 212.6 184.2 185.5 281.7 136.5 73.7 113.4 256.8 547.3 468.5 396.8 396.8 781.1 121.2 57.8 36.3 86.3 226.6 182.2

a) Nucleos de Roca parque de Los Niños


138


SONDEO

MUESTRA

D1

A1

D1

D1

D1

D1

D1

D1

A2

A4

A5A

A5B

A6

A7

prueba No

A9A

A9B

D (cm)

L(cm)

W (cm)

Fuerza (kN)

IS

σc

(Kg/cm2) (Kg/cm2)

DESCRIPCION

1

X

5.8

9.78

3

0

0.00

0.00

Arenisca amarilla rojiza,muy friable

X

7.5

11.8

3.9

0

0.00

0.00

Arenisca de grano medio,cuarzosa,

3

X

8

6.5

3.9

0

0.00

0.00

1

X

10.1

10.8

6.6

0

0.00

0.00

Arenisca de grano medio,cuarzosa,

2

X

9.9

8.72

6.6

0.5

0.52

5.21

amarillo rojizo,muy friable.

3

X

7.5

12.4

14.6

1

1.81

18.14

1

X

7.8

15.29

8.02

1.3

2.18

21.80

2

X

6.9

13.6

5.04

0.4

0.86

8.57

Limolita café rojizo,cuarzosa fragil.

3

X

4.4

15.14

9.34

1

5.27

52.71

4

X

4.9

15.75

5.6

1.4

5.95

59.50

1

X

9.6

13.5

3.92

5.9

6.53

65.33

Arenisca de grano fino,lila,algo

2

X

4.5

6.35

5.31

3.6

18.14

181.41

oxidada,dura.

3

X

5

9.4

6.43

5

20.41

204.08

4

X

330.69

3.6

9.62

6.56

4.2

33.07

1

7.7

6.22

3.24

0.3

0.52

5.16

2

8.3

7.38

6.12

0.7

1.04

10.37

3

2.9

7.56

4.89

0.4

4.85

48.53

4

5

6.8

7.2

0.9

3.67

36.73

Arcillolita rojiza dura.

1

X

5.5

14.3

7.07

1.4

4.72

47.23

Arenisca amarilla con tonos rojizos

2

X

5.8

13.4

6.12

0.5

1.52

15.17

y blancos,algo friable.

6.6

6.94

16.8

1.1

2.58

25.77

3

X

4

X

7.3

6.75

5.05

0.4

0.77

7.66

1

X

8.7

13.9

6.57

0.3

0.40

4.04

Arcillolita rojiza,con puntos blancos,

2

X

8.8

13.35

6.13

0

0.00

0.00

frágil y friable.

4.6

9.4

6.05

0

0.00

0.00

X

4

X

5.9

9.9

7.69

0

0.00

0.00

1

X

6.6

14.34

9.49

21

49.19

491.93

2

X

8.1

6.75

9.5

10.5

16.33

163.30

3

X

6.8

9.16

7.65

9.3

20.52

205.23

4

X

7.3

7.6

5.4

9.6

18.38

183.82 7.78

5 D1

perp

2

3 D1

Orientación paral

1

X

Limolita rojiza cuazosa,dura.

8.1

6.32

6.03

0.5

0.78

X

7.2

7.5

4.62

0.5

0.98

9.84

X

11.1

12.13

10.66

7

5.80

57.97

Conglomerado de grano mediio-grueso

7.5

10.58

7.44

4.4

7.98

79.82

cuarzoso,color rojizo y puntos negros.

2

X

b) Afloramientos de Roca Tabla 3.19. Ensayos de Carga Puntual

3.6. MAPA DE PENDIENTE 3.6.1. Antecedentes Dentro de la zonificación Geotécnica se tuvo en cuenta la inclinación del terreno, para lo cual se elaboraron los respectivos mapas de pendientes; Para tal fin se subdividió el en tramos de 5 grados de intervalo. Este mapa es importante sobre todo, para los sectores donde se detectaron deslizamientos, y la idea era tratar de identificar para un tipo de material determinado a partir de que inclinación del terreno se generaban problemas de inestabilidad,

3.6.2. Zonificación por Pendientes La zona de estudio se caracteriza por presentar una topografía muy variable, de manera que se identifican desde zonas de baja pendiente (Meseta de Bucaramanga), hasta zonas muy escarpadas con caídas de bloques y INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales

139


deslizamientos. Para efectos del mapa de pendientes, se propusieron los siguientes intervalos de pendiente (Tabla 3.20. Plano No 3.1) Identificación Plana Ligeramente Inclinada Moderadas Moderadamente Empinadas Empinadas Muy Empinadas Escarpes

Intervalo de inclinación 0-2° 2°-10° 10°-18° 18°-26° 26°-34° 34°-42° ≥-42°

Tabla 3.20. Intervalos de pendientes

El mapa de pendiente se desarrolló mediante el programa ILWIS; Destacándose los siguientes aspectos:

a.

La zona plana esta conformada por el valle del río de Oro, la explanación del aeropuerto de Palonegro y algunas explanaciones sobre las que se encuentran los barrios Mutis, García Rovira, Campestre, etc., así como los municipios de Floridablanca y Giron.

b.

Sobre pendientes ligeramente inclinadas se encuentra la meseta de Bucarramanga,a sí como la mesa de Ruitoque y el municipio de Piedecuesta.

c.

Pendientes moderadas (10° - 18°), corresponden a los cerros que bordean el aeropuerto de Palonegro y las vertientes de las quebradas que atraviesan Bucaramanga.

d.

Las pendientes empinadas a escarpadas se presentan en el macizo de Santander y hacia el norte del cerro de Palonegro.


140


3.7 ZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA 3.7.1 Antecedentes En la ciudad de Bucaramanga se han realizado un par de zonificaciones Geotécnicas preliminares, basadas en la recopilación de estudios de suelos desarrollados por los Ingenieros Jaime Carrizosa y Jaime Suarez; Es de anotar sin embargo, que tales estudios fueron un importante punto de partida para la zonificación que se propone y que a continuación reseñaremos.

3.7.2 Zonificaciones Geotécnicas Preliminares Teniendo en cuenta aspectos tales como el geológico, propiedades geomecánicas de los materiales, espesor de los depósitos, dos firmas consultoras especializadas en ésta rama, realizaron zonificaciones Geotécnicas preliminares, destacándose los siguientes aspectos de las mismas. 3.7.2.1 Zonificación Geotécnica Preliminar del Área de Bucaramanga 1994) Esta zonificación fue propuesta por el Ingeniero Jaime Carrizosa, para lo cual el autor consultó 90 estudios de suelos, de los cuales tuvieron en cuenta 30 estudios para la zonificación final; aunque la información analizada para la zonificación propuesta por el autor es muy poca, tuvo en cuenta aspectos tales como los perfiles geotécnicos, ensayos de clasificación, así como las normas de la Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica (AIS); El autor no presenta ningún plano de la microzonificación Geotécnica propuesta, limitándose a reseñar los siguientes aspectos: ? La gran mayoría de los estudios realizados sobre la meseta de Bucaramanga, se encuentran localizados en el segmento limos rojos de la formación de Bucaramanga, el cual se caracteriza por presentar suelos areno-limosos con intercalaciones de grandes bloques angulares. ?

En el sector oriental en inmediaciones del barrio La Floresta, continua la formación Meseta de Bucaramanga para cambiar al segmento gravoso, donde predominan los suelos areno-arcillosos color habano y amarillo con esporádicas gravas.

?

Igualmente en el sector oriental Pan de Azúcar, predomina la presencia de arenas y gravas limosas con intercalaciones de roca granítica meteorizada, perteneciente al Jurásico formación JRcg.

?

Al Norte de la Meseta son características las formaciones Girón y la Meseta de Bucaramanga, segmento órganos, donde predominan grandes cantos conglomerados, areniscas silíceas y conglomeráticas.

?

En la zona sur aflora el segmento Gravosos de la formación Meseta de Bucaramanga, mientras que el segmento Gravoso alterado predomina en la Ciudadela Real de Minas y en el sector del Tejar.


141


3.7.2.2 Condiciones de Cimentación en la Terraza de Bucaramanga (1982). Esta Zonificación inicial fue propuesta por el Ingeniero Jaime Suarez, para lo cual tuvo en cuenta los siguientes aspectos: ? Características de los suelos más superficiales sobre los cuales se están cimentando las estructuras actuales. ?

Problemas geotécnicos que han requerido de soluciones específicas.

?

Proyecciones de desarrollo de la Ciudad.

Según lo anterior y las experiencias obtenidas en la cimentación de estructuras se definieron las siguientes zonas (Figura 3.15):

Figura 3.15. Zonificación geotécnica de Bucaramanga J. Suarez (1990)

A) B) C) D) E) F) G) H)

Terraza Norte Terraza Central Terraza Sur Valle del río Frío Valle de la quebrada de la Iglesia Valle del río de Oro Pan de Azúcar Zona Erosionada


142


Dentro de cada zona existen subzonas con características de comportamiento geotécnico ligeramente diferentes y zonas de transición entre las diversas zonas y subzonas. Terraza Norte Está formado por un sector de terraza hundida con respecto a la terraza central. Predomina la presencia de un conglomerado formado por cantos de gran tamaño (hasta 5 m de diámetro) en matriz de arenas y limos arcillosos, permeables. Las profundidades de cimentación no superan 1 m, y los pocos estudios realizados indican números de penetración estándar típicos superiores a los 30 golpes por pié, con rechazos muy frecuentes debidos a la presencia de cantos de arenisca. En la zona de transición con la terraza central aparecen algunos nacederos de agua con producción de deslizamientos en el cambio de pendiente. Terraza Central En esta zona se ubicó la ciudad desde su nacimiento hasta hace pocos años y se pueden identificar 4 subzonas importantes: 1) Zona al norte de la quebrada Seca. Los suelos de cimentación están caracterizados por ser arenas arcillosas permeables con cantos, con niveles freáticos profundos y resistencia a la penetración estándar superior a los 30 golpes por pié en promedio. Se han empleado presiones de o de 2.0 a 3.0 Kg/cm2. 2) Zona al sur de la quebrada la Rosita y al norte de la carrera 27. Los niveles freáticos son mucho más superficiales y en algunos casos alcanzan solamente 30 cm de profundidad (cauce antiguo de la quebrada El Loro). El miembro I de la terraza (Permeable) no aparece, y los estratos superficiales están conformados por arcillas algo plásticas con cantos poco meteorizados. Las cimentaciones empleadas han sido por lo general zapatas aisladas, amarradas, empleando presiones de o que han variado entre 1.0 y 3.0 Kg/cm2. 3) Zona al occidente de la carrera 27 y al sur de la Quebrada Seca. (Centro de la Ciudad). El nivel de agua aparece entre los 4.0 y 10.0 m. El suelo por encima del nivel freático se encuentra endurecido y entre los 2.0 y 4.0 metros de profundidad aparece un nivel de poco espesor de cantos de arenisca meteorizada. La mayoría de las edificaciones se encuentran cimentadas sobre el suelo seco superficial, de color rojo y consistencia areno-arcillosa, empleando zapatas aisladas, con presiones de o que varían entre 2.0 y 5.0 Kg/cm2. 4)

Cauces de las Quebradas. La Terraza es atravesada por varias quebradas o cauces que están por lo general secas, y fueron formadas especialmente por agua de escorrentía.


143


Estos cauces han servido como zona de depósito de materiales de excavaciones, basuras, etc.; además el nivel de agua es por lo general alto, casi superficial. El crecimiento de la ciudad y lo reducido de la terraza, ha obligado últimamente a la utilización de estos cauces para cimentación de edificios con los problemas de control de rellenos, falla de taludes de excavaciones, etc. Terraza Sur Localizada al Sur de la Quebrada la Iglesia y al Norte de la Quebrada Zapamanga. Los suelos de los mantos superiores son más arcillosos, más cohesivos, y los niveles freáticos a excepción de las zonas bajas (Barrio Diamante II), aparecen por debajo de los 10.0 m en promedio. La zona central del Tejar Moderno presenta un antiguo lago dentro de la terraza con turbas y suelos blandos de hasta 10.0 m de espesor. El área es menos homogénea y se han utilizado presiones de o para cimientos subsuperficiales desde 2.0 Kg/cm2 hasta 5.5 Kg/cm2. Valle del río Frío La Terraza ha desaparecido casi totalmente y el río Frío y sus afluentes han depositado materiales consistentes en arenas, gravas, grandes cantos y algunas turbas arenosas. En algunos sitios (barrio Cañaveral), afloran areniscas moradas muy duras. Las presiones de o utilizadas varían de 1.0 a 5.0 Kg/cm2. Valle de la quebrada La Iglesia Formado por un manto de 2.0 a 6.0 m. de espesor de arenas y gravas con cantos que descansan sobre depósitos consolidados de la terraza original. Los niveles freáticos son altos, pero tanto los materiales aluviales como la terraza subyacente, presentan condiciones muy buenas de cimentación. Las presiones de o utilizadas varían entre 2.0 y 3.0 Kg/cm2. Valle del río de Oro Los mantos de cimentación varían de conglomerados muy resistentes hasta arenas muy sueltas, que han obligado a plantear la reubicación de proyectos específicos. Presenta presiones de o de 1.0 a 3.0 Kg/cm2. En algunos sitios aparecen a poca profundidad areniscas duras (zona de Forjas de Colombia), o suelos residuales blandos arcillosos (sector de Angulito). Pan de Azúcar


144


Localizada al oriente de la ciudad, donde aparecen suelos residuales (arenas y arcillas) de origen ígneo. Los afloramientos de agua en la zona de la falla de Bucaramanga, han tenido como efecto deslizamientos de los taludes, afectando seriamente a las construcciones. Zona Erosionada La Corporación de la Defensa de la Meseta de Bucaramanga (C.D.M.B) no permite la construcción de viviendas hasta 30.0 metros de la escarpa dentro de la terraza, ni en zonas afectadas por la erosión.

3.7.3 ZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA PROPUESTA La Zonificación Geotécnica de Bucaramanga, está basada en el mapa Geológico de la ciudad desarrollado por INGEOMINAS en las fases 1 y 2, complementado con la información recolectada en los estudios de suelos, así como la información obtenida en las perforaciones profundas realizadas por el Instituto. Otro fenómeno importante que se analizó fue el de los llenos, ya que muchas urbanizaciones se encuentran cimentadas sobre este tipo de material, que corresponde a depósitos de material suelto, que se caracteriza por ser muy compresible y amplificar la onda sísmica. Para las zonas montañosas y con el fin de evaluar los mecanismos cinemáticamente probables, se realizó un detallado levantamiento de discontinuidades, midiendo entre otros los siguientes aspectos: rumbo y buzamiento de las discontinuidades, abertura, separación, estado de las paredes y presencia o no de agua. En la Figura 3.16 se ilustra esquemáticamente los mecanismos de fallas más probables de presentarse en roca, y se presentan con el ánimo de prepara al lector, cuando se realicen este tipo de análisis. Es importante recordar que la zonificación geotécnica propuesta se presenta a escala 1:25.000 (1 cm en el mapa corresponde a 250 m en la realidad) y que los resultados obtenidos son insumos para la planeación del territorio más no para la definición de especificaciones detalladas. Teniendo en cuenta los estudios preliminares y los aspectos anteriormente mencionados, se realizó la zonificación Geotécnica mostrada en el Plano No 3.5, la cual se describe a continuación: 3.7.3.1. ZONA 1A Rocas Sedimentarias con Pendientes Moderadas a Bajas Descripción General Se encuentra ubicada en el extremo occidental y norte del área metropolitana de Bucaramanga, conformando la mesa de Lebrija al occidente del escarpe del cerro Palonegro, la mesa de Ruitoque Alto incluyendo el área de Acapulco y el sector del barrio Cañaveral en Floridablanca. (Figuras 3.17 y 3.18).


145


N

Falla plena.

as,af N

Falla en cuña.

as at

N

Volcamiento de bloque.

af,at

N

Falla circular.

orientacion aleatoria de las discontinuidades.

LEYENDA Concentración de polos.

ªf = Dirección del buzamiento de la cara del talud.

Circulo principal que representa la cara del talud.

ªs = Dirección del buzamiento del movimiento. ªt = Dirección del buzamiento del volcamiento.

Circulo principal que representa los centros de las familias de discontinuidades.

Figura 3.16. Principales mecanismos de falla en roca

Su terreno presenta drenaje subdendrítico, geoformas de colinas bajas subredondeadas, lomos y pendientes subhorizontales denudacionales. Esta zona consta de rocas sedimentarias constituidas por intercalaciones de niveles duros (areniscas y conglomerados) y blandos (lodolitas, arcillolitas y limolitas) de la


146


formaciones Jordán (Jj), Girón (Jg) y Tambor (Kita), con suelos residuales en zonas de topografía semiplana y ondulada de pendientes inferiores al 20%.

Figura 3.17. Sector norte y occidental del Abanico de Bucaramanga. Zonas 1 A y 1 C (cerro Palonegro) y zona 4 A (Barrio Los Colorados).

Figura 3.18. Valle de Guatiguará. Zona 1 A y 1B (parte alta y media de La Meseta de Ruitoque) Al Fondo se observa la invasión Nueva Colombia ubicada sobre la zona 1B con alto riesgo de inestabilidad.


147


Características geotécnicas Los suelos corresponden a perfiles de meteorización de profundidad variable entre 2 y 10 metros, de arenas limosas y arcillosas, y algunos sectores de arcillas limosas, colores rojo, marrón y amarillo. Aparecen gran cantidad de cavernas de diámetros hasta de 30 centímetros de hormigueros y conductos internos de aguas infiltradas. Ocasionalmente aparecen bloques de roca menos meteorizada dentro del perfil; por debajo del perfil de suelo aparecen areniscas y limolitas algo meteorizadas y fracturadas. Los suelos subsuperficiales presentan una baja capacidad de soporte especialmente por la presencia de las cavernas y en algunos sectores aparecen depósitos aluviales y lacustres de suelos blandos. Sobre el nivel de roca meteorizada aparecen ocasionalmente concentraciones de agua freática. Las principales concentraciones de agua subterránea subsuperficial corresponden a las zonas de fractura, las cuales actúan como sistema de captación de las aguas infiltradas; estas aguas afloran posteriormente sobre los taludes, abajo de los escarpes, formando cañadas de flujo no permanente. Análisis Cinemático de Estabilidad del Macizo Rocoso Caracterización de discontinuidades Los datos concernientes a los levantamientos de discontinuidades, así como sus principales características se encuentran consignadas en las tablas del anexo A. La anterior información fue procesada mediante el programa DIPS (Hoek & Diederichs,1995), generándose los diagramas de polos, frecuencia de discontinuidades y círculos principales; Algunos de los resultados obtenidos para una de las estaciones del cerro de Palonegro se ilustran en la Figuras 3.19 a 3.21 , y los mecanismos de falla para la estación DIA 1 se presentan en al Tabla 3.21 destacándose lo siguiente: a) La Zona se caracteriza por la presencia de dos familias de diaclasas y la estratificación. b) En la figura 3.21 se observa que el talud es estable, no detectándose ningún mecanismo de falla cinemáticamente probable c) Se puede presentar una cuña para que va hacia el talud y que por tanto no reste ningún problema para la estabilidad de la carretera. Familia 1 2 3 4

Tipo Buzamiento Dirección de Buzamiento Diaclasa 83 209 Diaclasa 80 178 Estratificación 39 299 Talud 66 076 Tabla 3.21 Vía Aeropuerto de Palonegro (DIA2)


148


Para la estación DIA2 (Tabla 3.22), el mecanismo de falla corresponde a dos cuñas dadas por la intersección de las familias 1-2 y 2-3. Los restantes se presentan en el anexo 3.1. Familia 1 2 3 4 5

Tipo Buzamiento Dirección de Buzamiento Diaclasa 82 218 Diaclasa 67 057 Diaclasa 89 034 Estratificación 40 297 Talud 67 162 Tabla 3.22 Vía Aeropuerto Palonegro (DIA3).

Figura 3.19. Diagrama de Polos – Vía Aeropuerto de Palonegro


149


Figura 3.20. Diagrama de Frecuencia – Vía Aeropuerto de Palonegro

Figura 3.21 Diagrama de Círculos Principales de Falla

Clasificación del Macizo Rocoso Aunque en la literatura existen varios tipos de clasificación del macizo rocoso: Terzaghi (1946), Laufer (1958), Wickham (1972) con su Rock Structure Rating (RSR), Bieniawski (1976), Barton et al (1974) con su índice de calidad de túneles (Tunnelling Quality Index Q) ,se utilizó el Indice de Resistencia Geológica (Geological Strength Index GSI) propuesto por Hoek (1995), la cual tiene en cuenta los siguientes aspectos: -

Estructura de la roca


150


-

Condición de la superficie de las discontinuidades

-

Resistencia del material rocoso

Con la anterior información se procedió a determinar la envolvente de resistencia del macizo rocoso. De los sectores escogidos en esta zona para el levantamiento de discontinuidades, solamente en las muestras de roca de las estaciones 2 y 4 (DIA 2 – DIA 4), se les pudo realizar ensayos de carga puntual, los restantes muestras eran muy débiles y se comportaban más como un suelo. Las envolventes de resistencia se ilustran en la Figura 3.22, destacándose lo siguiente: ? ? ?

El macizo rocoso conformado por limolitos, es relativamente competente, presentando esfuerzos de corte de hasta 3.4 Mpa. Las areniscas de la zona no es muy resistente y su esfuerzo de corte máximo está alrededor de 0.79 Mpa. En la figura se presentan algunos valores de C y ?, los cuales como se observan dependen del nivel de esfuerzos dado la curvatura de la envolvente


151


ESTIMACION DE PARAMETROS DE HOEK-BROWN Y ENVOLVENTE EQUIVALENTE DE MOHR VIA AEROPUERTO DE PALONEGRO (DIA 2) Arenisca 1A

Lugar: Roca: Zona:

(a)

0.9

Angulo de fricción y cohesión para diferentes esfuerzos normales

0.8 0.7 0.6

Tau

0.5 0.4 0.3

? n=

0.5

MPa

??

0.47

MPa

??

31.8

Degrees

C=

0.16

MPa

? n=

5

MPa MPa

??

2.16

??

16

C=

0.73

Degrees MPa

0.2 0.1 0.0 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1

1.2

Sing

VIA AEROPUERTO DE PALONEGRO (DIA 4) Limolita 1A

Lugar: Roca: Zona:

(b)


4.0

3.5

3.0

Tau

2.5

2.0

1.5

? n=

0.5

MPa

??

0.73

MPa

??

44.4

Degrees

C=

0.24

MPa

? n=

5

MPa

??

3.4

MPa

??

24.3

Degrees

C=

1.14

MPa

1.0

0.5

0.0 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

Sing

Figura 3.22. Estimación de parámetros de Hoek-Brown y envolvente equivalente de Mohr para la Zona 1A


152


Problemas Geotécnicos La zona presenta algunas limitaciones geotécnicas que pueden ser controladas con diseños adecuados y obras de ingeniería, entre las cuales se mencionan las siguientes: ? ? ? ? ?

Baja capacidad de soporte de los suelos subsuperficiales. Variabilidad de la profundidad del perfil de suelo residual. Pendientes altas junto a las cañadas. Depósitos de suelos limosos sueltos en pequeños valles junto a las cañadas. Materiales de baja competencia geotécnica, como depósitos de arcillas y turbas en lagos de tamaño pequeño a mediano.

Observaciones Especiales ?

Estas áreas presentan buenas condiciones geotécnicas para desarrollos urbanísticos con las limitaciones indicadas.

?

En las construcciones en roca que impliquen excavaciones en este tipo de material, se deberá evaluar los mecanismos de falla cinemáticamente probables.

3.7.3.2. ZONA 1B Rocas Sedimentarias con Pendientes Fuertes Descripción General Se encuentra ubicada en las laderas norte, oriental, suroriental y suroccidental de la Mesa de Ruitoque, incluyendo las laderas de los bajos de Ruitoque y las cuencas de la quebrada Guatiguará y El Palmar; en las laderas orientales y nororientales de la Mesa de Lebrija arriba del escarpe del cerro de Palonegro y en las laderas del cerro de La Cantera en Piedecuesta (Figura 3.18). Esta zona incluye la ladera occidental de la mesa de la cumbre, las laderas de la mesa de los Santos y algunos sectores al norte del área Metropolitana de Bucaramanga. El drenaje es subdendrítico a subparalelo y se desarrolla en una zona de alta pendiente con valles en V; la morfología que presenta esta zona es de laderas empinadas con escarpes semiverticales en los sectores más altos. Los materiales pertenecientes a esta unidad son rocas sedimentarias duras (calizas, areniscas y conglomerados) y blandas (lodolitas, arcillolitas y limolitas) pertenecientes a las formaciones Diamante (Pcd), Tiburón (TRPt), Bocas (TRb), Jordán (Jj), Girón (Jg), Tambor (Kita), suelos residuales y Depósitos Coluviales (Ql). Características Geotécnicas Los suelos corresponden a sectores de bloques de roca muy fracturados, grandes bloques sueltos sobre la superficie del talud, talus y coluviones colgados sobre las laderas y suelos residuales con perfiles de meteorización poco profundos, además aparecen amplias cárcavas de erosión y cicatrices de antiguos deslizamientos.


153


Con frecuencia aparecen acumulaciones de agua y corrientes dentro de los coluviones que suprayacen la roca y en las zonas altamente fracturadas afloran corrientes pequeñas de agua, provenientes de áreas contiguas. La envolvente de resistencia del macizo rocoso para los diferentes sectores donde se realizó levantamiento de discontinuidad y clasificación del macizo rocoso se ilustran en la Figura 3.23, destacándose lo siguiente: ? ? ? ? ?

La envolvente del macizo es curva. Los parámetros a utilizar dependen del nivel de esfuerzos Los mayores valores de resistencia al corte los presentan las areniscas y las limolitas (hasta 13 MPa). El macizo más débil, corresponde al conformado por arcillolitos. El conglomerado, presenta valores de resistencia relativamente altos (5.0 Mpa).

Problemas geotécnicos La zona presenta condiciones geotécnicas muy desfavorables, difícilmente controlables con obras normales de ingeniería, entre las que se encuentran las siguientes: ?

Deslizamientos masivos de los coluviones a media ladera.

?

Desprendimiento y caída de grandes bloques de roca, en eventos lluviosos o por acción de los movimientos sísmicos.

?

Erosión por profundización acelerada de las cañadas.

?

Susceptibilidad a la denudación generalizada en eventos lluviosos de gran magnitud.

En algunos sectores existen procesos activos de deslizamiento o erosión, los cuales están siendo acelerados por la intervención antrópica relacionada con el desarrollo urbano del Area Metropolitana de Bucaramanga. Los suelos en estas áreas son muy susceptibles a deslizamiento y erosión, además la intervención antrópica puede activar o acelerar procesos localizados o masivos de movimiento. Observaciones Especiales ?

Las características geológicas, geotécnicas y morfológicas de estas áreas no permiten garantizar la estabilidad de proyectos de desarrollo urbano. Por lo tanto, cualquier edificación u obra de infraestructura que se localice en esta área, estará en grave peligro de ser afectada severamente por procesos de inestabilidad del terreno.

?

Se recomienda la realización de proyectos integrales de recuperación de laderas con el objeto de evitar que se generen movimientos de gran magnitud que puedan afectar áreas aledañas.


154


ESTIMACION DE PARAMETROS DE HOEK-BROWN Y ENVOLVENTE EQUIVALENTE DE MOHR ENTRADA A ACAPULCO (DIA 5A) Arenisca 1B

Lugar: Roca: Zona:

(a)


16 14

0.5

MPa

??

1.08

MPa

10

56.6

Degrees

8

?? C=

0.32

MPa

6

? n=

5

MPa

??

5.24

MPa

?? C=

35

Tau

? n=

12

4 2

1.74

Degrees MPa

0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Sing ENTRADA A ACAPULCO (DIA 5B) Arcillolita 1B

Lugar: Roca: Zona:

(b)


1.4 1.2

0.5

MPa

??

0.42

MPa

0.8

?? C=

24.4

Degrees

0.19

MPa

? n=

5

MPa

0.4

??

1.45

MPa Degrees

0.2

?? C=

8.7 0.68

MPa

Tau

? n=

1.0

0.6

0.0 0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

2.2

2.4

Sing ENTRADA A ACAPULCO (DIA 6) Arenisca 1B

Lugar: Roca: Zona:

(c)


2.0 1.8 1.6

? n=

5

MPa

1.4

??

2.83

MPa

?? C=

20.6

Degrees

0.95

MPa

? n=

10

MPa

??

4.49

MPa

?? C=

16.6

Degrees

1.51

MPa

Tau

1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

2.2

2.4

2.6

2.8

Sing

Figura 3.23. Estimación de parámetros de Hoek-Brown y Envolvente equivalente de Mohr para la Zona 1B


155


ESTIMACION DE PARAMETROS DE HOEK-BROWN Y ENVOLVENTE EQUIVALENTE DE MOHR Lugar: Roca: Zona:

LOMA DE LA VIRGEN (DIA 7) Arcillolita 1B

(d)


0.25

0.20

Tau

0.15

0.10

0.05

? n=

0.5

MPa

??

0.18

MPa

??

10.9

Degrees

C=

0.09

MPa

? n=

1

MPa

??

0.26

MPa

?? C=

7.9

Degrees

0.12

MPa

0.00 0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

Sing Lugar: Roca: Zona:

VIA GIRON PIEDECUESTA Q. La Roya (DIA 9) Limolita 1B


16 14

? n=

0.5

MPa

??

1.17

MPa

59.1

Degrees

8

?? C=

0.34

MPa

6

? n=

5

MPa

4

??

5.64

MPa

??

36.1

C=

2

12 10

Tau

(e)

2

Degrees MPa

0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Sing Lugar: Roca: Zona:

VIA GIRON PIEDECUESTA Q. La Roya (DIA 8) Conglomerado 1B

(f)


6

5

Tau

4

3

2

1

? n=

0.5

MPa

??

0.91

MPa

?? C=

50.6

Degrees

0.3

MPa

? n=

5

MPa

??

4.17

MPa

?? C=

28.5

Degrees

1.45

MPa

0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Sing

Figura 3.23. Estimación de parámetros de Hoek-Brown y Envolvente equivalente de Mohr para la Zona 1B


156


3.7.3.3. ZONA 1C Rocas Sedimentarias Fracturadas Afectadas por Fallamiento Geológico Descripción General Se ubica en el extremo occidental del río de Oro, escarpe oriental del cerro de Palonegro y las laderas cercanas al escarpe norte de la Mesa de Ruitoque (Figura 3.17). El drenaje de este sector es paralelo a subparalelo, con cañadas profundas en V, morfológicamente presenta cerros aislados, pendientes abruptas y hacia la parte media baja colinas semiredondeadas. Está zona la conforman rocas sedimentarias (areniscas, conglomerados y lutitas) fracturadas por la acción del sistema de fallas del Suárez y la falla de Ruitoque; estas rocas pertenecen a las formaciones Girón (Jg), Tambor (Kita), también se encuentran depósitos sedimentarios del miembro Organos (Qbo), Flujos de Escombros (Qfe), depósitos de Coluvión (Ql) y suelos residuales. Características Geotécnicas Los suelos corresponden a sectores de suelos residuales con perfil de meteorización poco profundos y gran cantidad de estructuras heredadas, bloques de roca muy fracturados, grandes bloques sueltos sobre la superficie del talud, talus y coluviones colgados sobre las laderas. En algunos sectores aparecen depósitos colgados de suelos de origen aluvial del abanico de Bucaramanga. Con frecuencia aparecen acumulaciones de agua y corrientes dentro de los coluviones que suprayacen el basamento de roca. La zona 1C presenta amenazas geotécnicas y probablemente sísmicas en el momento de que ocurran desplazamientos de las líneas de falla que las afectan. Problemas geotécnicos Entre las problemas geotécnicas más importantes se tienen: ?

Deslizamientos masivos de los coluviones a media ladera.

?

Desprendimiento y caída de grandes bloques de roca, en eventos lluviosos o por acción de los movimientos sísmicos.

?

Agrietamientos del terreno en el evento de un sismo de gran magnitud.

?


?


En algunos sectores existen procesos activos de deslizamiento o erosión (surcos y cárcavas), los cuales están siendo acelerados por la intervención antrópica


157


relacionada con el desarrollo urbano del Area Metropolitana de Bucaramanga. Los suelos en estas áreas son muy susceptibles a deslizamiento y erosión, y la intervención antrópica podría activar o acelerar procesos localizados o masivos de movimiento. Observaciones Especiales ?


?

Se recomienda la realización de proyectos integrales de recuperación de laderas con el objeto de evitar que se generen movimientos de gran magnitud que puedan afectar áreas aledañas.

3.7.3.4. ZONA 2A Rocas Igneas y Metamórficas de Alta Pendiente Descripción General Localizada en el sector oriental del área metropolitana, por encima de la zona de mayor influencia del sistema de fallas Bucaramanga-Santamarta, conformando el denominado macizo de Santander donde se incluyen las cuencas medias de los ríos y quebradas que nacen en el mismo (Figura 3.24). El drenaje es dendrítico a subdendrítico, con cauces de ríos y quebradas profundas en V, geomorfológicamente se identifican unidades de tipo estructural denudacional representados por pendientes abruptas con nichos asociados a lomos, pendientes con procesos denudacionales y depósitos de ladera. Esta zona está conformada por rocas de origen metamórfico e ígneo del Gneis de Bucaramanga (Peb).

Figura 3.24. Sector del municipio de Piedecuesta. Se presentan las zonas 2 A y 2 B (Macizo de Santander), y la zona 5 (sector urbanizado de Piedecuesta y parte baja a nororiental).


158


Características Geotécnicas Los suelos corresponden a suelos residuales con perfil de meteorización profundo a muy profundo y gran cantidad de estructuras heredadas. La mayoría de los suelos corresponden a arenas arcillosas y limosas de color claro. En las temporadas lluviosas se forman corrientes subterráneas de agua especialmente en la zona de roca fracturada por debajo del perfil de suelo; la mayoría de estas corrientes están controladas por las discontinuidades de la estructura de la roca. En algunos sitios, junto a las cañadas, se presentan afloramientos de agua los cuales incrementan ligeramente el caudal de las quebradas. Problemas geotécnicos Se presenta una susceptibilidad muy fuerte a problemas geotécnicas entre las que tenemos: ?

Deslizamientos masivos de los suelos residuales.

?

Formación de cárcavas profundas de erosión en el suelo residual.

?


?


En algunos sectores existen procesos activos de deslizamiento o erosión, los cuales están siendo acelerados por la intervención antrópica. Observaciones Especiales ?


?

Se recomienda la realización de proyectos con manejo adecuado de suelos, desarrollos agroforestales y control del establecimiento de asentamientos humanos.

?

La construcción de cortes y terraplenes para vías de comunicación o desarrollos de infraestructura puedan inducir a deslizamientos masivos de tierra.


159


3.7.3.5. ZONA 2B Rocas Igneas y Metamórficas Fracturadas Afectadas por Fallas Geológicas Descripción General Se presenta como una franja alargada de dirección nornoroeste, correspondiente a la zona de alto fracturamiento asociado al sistema de fallas Bucaramanga – Santa Marta, incluyendo las laderas nororientales de Bucaramanga ocupadas por asentamientos humanos, el cerro de Morrorico y las colinas del piedemonte del macizo de Santander (Figura 3.24). El drenaje es subdendrítico y subparalelo, las geoformas son principalmente de origen estructural, asociadas a la actividad del sistema de fallas Bucaramanga - Sta. Marta, con topografía abrupta. Su litología corresponde a rocas metamórficas e ígneas, fuertemente cizalladas, pertenecientes al Gneis de Bucaramanga (PEb). Características geotécnicas Los suelos son residuales con perfil de meteorización profundo a muy profundo y gran cantidad de estructuras heredadas. Los suelos corresponden a arenas arcillosas y limosas de color claro en los sectores metamórficos, y arcillas arenosas y arenas arcillosas en los sectores ígneos. En las temporadas lluviosas se forman corrientes subterráneas de agua especialmente en la zona de roca fracturada por debajo del perfil de suelo. La mayoría de estas corrientes están controladas por las discontinuidades de las rocas y en la zona de o entre las rocas ígneo-metamórficas y el abanico de Bucaramanga, afloran cantidades importantes de agua presentándose niveles freáticos colgados sobre las laderas. Problemas geotécnicos Esta zona presenta una susceptibilidad muy fuerte a problemas geotécnicas entre las cuales se indican las siguientes: ?

Deslizamientos masivos de los suelos residuales.

?

Formación de cárcavas profundas de erosión en el suelo residual.

?

Susceptibilidad a la denudación en eventos lluviosos de gran magnitud.

?

Agrietamiento cosísmico del terreno en el momento de eventos de gran magnitud.

?

Afectación sísmica de las construcciones.

En algunos sectores existen procesos activos de deslizamiento o erosión, asociados al sistema de fallas Bucaramanga - Santa Marta, los cuales en algunos casos, están siendo acelerados por la intervención antrópica.


160




?

Se recomienda realizar un estudio detallado de zonificación de amenazas geotécnicas en los sectores actualmente ocupados por asentamientos humanos y obras de infraestructura urbana, con el objeto de diseñar e implementar proyectos de prevención y mitigación de riesgos, en especial en aquellos sectores poblados que se encuentren en condición de grave peligro.

3.7.3.6. ZONA 3A Limos Rojos del Abanico Aluvial de Bucaramanga Descripción General Corresponde a la zona más urbanizada de Bucaramanga (sector no erosionado), e incluye los barrios del Tejar, Diamante y Provenza hasta el barrio El Bosque (Figura 3.25). El drenaje es subparalelo y la zona está asociada a una geoforma de origen aluvial que corresponde a un gran abanico, de baja pendiente sobre el cual se encuentra cimentada la ciudad de Bucaramanga. Este sector se encuentra conformado por el miembro Limos Rojos (Qblr) de la formación Bucaramanga.

Figura 3.25. Vista N-S del área metropolitana de Bucaramanga, donde se observan las zonas: 1 A y 1C (cerro de Palonegro), 2B (Macizo de Santander), 3 A (parte superior del abanico de Bucaramanga), 4 Ay 4B Barrio Kenedy 6 A (Llanura aluvial río de oro), 8 A (escarpe norte de Bucaramanga) y 8 B (Deslizamiento activo)

Los suelos subsuperficiales corresponden a arenas gravo-arcillosas, cementadas por óxidos de hierro sobre mantos gravosos y algo conglomeráticos; estos suelos presentan generalmente cohesiones y capacidades de soporte altos.


161


Características geotécnicas Los suelos subsuperficiales corresponden a arenas gravo-arcillosas, cementadas por óxidos de hierro sobre mantos gravosos y algo conglomeráticos; estos suelos presentan generalmente cohesiones y capacidades de soporte altos. Como se comentó inicialmente, corresponde a la zona de donde se encuentra el mayor asentamiento humano de la ciudad y por tanto, la zona donde se han realizado la mayoría de los estudios de suelos. En una primera etapa, se intentó obtener un par de perfiles típicos del sector; a partir del SPT y propiedades índices. Los resultados obtenidos se ilustran en la Figura 3.26 y 3.27, destacándose los siguientes aspectos: Cabecera ?

La humedad natural presenta valores máximos de 30%, disminuyendo en profundidad

?

En general la humedad natural es inferior el límite plástico.

?

El porcentaje de finos presenta amplia variabilidad.

?

El número de golpe para los primeros 15 metros está alrededor de los 50 golpes y tiende a incrementarse en profundidad.

Zona Central ?

La humedad natural es inferior en general al 30%, disminuyendo en profundidad.

?

Al igual que en el caso anterior la humedad natural es inferior al límite plástico.

?

El porcentaje de finos presenta una amplia dispersión, variando entre 20 y 70%.

?

El número de golpes presenta un comportamiento aún más errático que el caso anterior.

En los Planos No 3.2 y 3.3 se ilustra el perfil geotécnico promedio obtenido a partir de las perforaciones ejecutadas por INGEOMINAS, destacándose los siguientes aspectos Parque de los Niños ?

El suelo en sus primeros 50 metros se encuentra sobreconsolidado

?

El nivel freático se encuentra profundo (22.7 m)

?

La humedad natural fluctúa entre 10 y 25%, manteniéndose en este rango en los 97.0 metros explorados.

?

El índice de plasticidad fluctúa entre 10% y 30%.

?

El suelo explorado se caracteriza por presentar pesos unitarios muy altos (25 t/m3), aunque se presente una ligera disminución del mismo en profundidad.


162


Limites y Humedad 0

10

20

30

40

50

N (golpes/pie)

Indice de plasticidad 60

70

0

0

10

20

30

0

40

0

0

50

PT200 100

150 5012

0

20

40

60

80

100

0

5012 5013 5013 5013 5013 5

5

5

5021

5

5021 5022 5032 5032 10

10

10

5047 5055

10

5055

15

15

5012

15

15 5012

5013

5013

5021

5021

5022

5022

5032 20

20

5047

5032

20

5055

20

25

5055 5057

5057

25

25

25

30

30

30

Límite líquido (%) Límite plástico (%) Humedad natural (%)

30

Figura 3.26. Perfil geotécnico promedio, obtenido de la base geotécnica


161


PT200

Limites y Humedad

0

20

40

60

80

0

20

40

N (golpes/pie)

60

80

100

0

0.0

0.0

0

2.0

2.0

2

4.0

4.0

4

6.0

6.0

6

8.0

8.0

8

10.0

10.0

10

12.0

Límite líquido (%)

12.0

12

Límite plástico (%)

5060-5133,5280 Humedad natural (%)

5142-5169,5302 7001,5012

14.0

14.0

14

50

Indice de plasticidad

100

0

150

10

20

30

40

0.0

2.0

5060 5060 5070 5070 5072 5075 5089 5089 5089 5090 5090 5091 5091 5110 5110 5110 5131 5131 5131 5132 5132 5133 5133 5133 5280 5280 5142 5142 5143 5143 5145 5145 5146 5147 5150 5150 5169 5169 5169 5302 5302 5212 5212 5212

4.0

6.0

8.0

10.0 5060-5133,5280 5142-5169,5302 7001,5012

12.0

14.0

Figura 3.27. Perfil geotécnico promedio, obtenido de la base geotécnica


162


Parque Antonio Nariño ?

Al igual que en el caso anterior, los primeros 35 metros se encuentran sobreconsolidados

?

El nivel freático se encuentra superficial (2.8 metros),

?

La humedad natural varía entre 10% y 20%, manteniéndose en este intervalo en profundidad.

?

Los pesos unitarios son relativamente altos pero inferiores al del parque de los niños El índice de plasticidad varía entre 10%, 30%, manteniéndose constante en profundidad.

?

Problemas geotécnicos ?

A profundidades generalmente superiores a los 5 metros aparecen niveles freáticos localizados por encima de los mantos arcillosos o de finos del abanico de Bucaramanga. Estos niveles freáticos afloran en el pié de los escarpes verticales, en el perímetro de la meseta, generando focos de erosión acelerada.

?

Esta zona no presenta limitaciones geotécnicas importantes, sin embargo, debe tenerse en cuenta que en algunos sectores los niveles freáticos se encuentran poco profundos y algunas áreas han sido rellenadas con suelos sueltos y basuras.

Observaciones Especiales ? ?

Teniendo en cuenta que esta área está siendo utilizada para la construcción de edificios en altura con sótanos profundos, se recomienda establecer normas y procedimientos constructivos para el manejo de estas excavaciones. Se recomienda identificar áreas de relleno con suelos sueltos o basuras y regular su utilización para obras de ingeniería.

3.7.3.7. ZONA 3B Escarpes de la Meseta de Bucaramanga Descripción General La zona se encuentra localizada en la corona de los escarpes del Abanico de Bucaramanga, siguiendo una línea continua a lo largo del perímetro de la zona 3A e incluye las áreas junto al escarpe occidental de Bucaramanga y los sectores de los barrios localizados sobre éste. El ancho de esta franja es de mínimo 100 metros medidos desde la cabeza de los taludes perimetrales del Abanico. La morfología de la zona corresponde en la parte mas superior a una zona plana, inclinada de baja pendiente, que hacia el sector más inferior pasa a escarpes semiverticales o taludes de alta pendiente. Geológicamente la zona 3B está conformada por una parte de los Limos Rojos (Qblr) y Gravoso (Qbg) pertenecientes a la formación Bucaramanga.


163


Características geotécnicas Los suelos subsuperficiales corresponden a arenas gravo-arcillosas, cementadas por óxidos de hierro sobre mantos gravosos y algo conglomeráticos. En razón a la morfología de los escarpes, estos suelos presentan una alta susceptibilidad al agrietamiento cosísmico. En el pié de los taludes verticales se presentan afloramientos de agua de los niveles freáticos del abanico sobre los mantos arcillosos o de finos. Problemas geotécnicos En la zona escarpada se presentan problemas geotécnicos de gran magnitud, entre los cuales se incluyen las siguientes: ? Agrietamiento cosísmico de la superficie del suelo. ?

Deslizamientos de tierra.

?

Avance de las cárcavas de erosión.


? ?

Las características geológicas, geotécnicas y morfológicas de estas áreas no permiten garantizar la estabilidad de proyectos de desarrollo urbano. Por lo tanto, cualquier edificación u obra de infraestructura que se localice en esta área, estará en grave peligro de ser afectada severamente por procesos de inestabilidad del terreno. Se recomienda continuar con el programa iniciado por la CDMB de conformación de una zona de amortiguación a los procesos de erosión en todo el perímetro del escarpe vertical de la meseta de Bucaramanga. Se recomienda realizar estudios tendientes a determinar las zonas amenazadas por deslizamientos y diseñar y construir las obras de estabilización y control. El programa del plan maestro de control de erosión, debe continuarse hasta lograr la estabilización de los taludes que representen peligro para los asentamientos humanos localizados en las áreas cercanas a los escarpes.

3.7.3.8. ZONA 4A Organos y Gravoso No Afectada por Procesos Erosivos Descripción General Se localiza en el sector no afectado por procesos activos de erosión dentro de la formación Organos e incluye principalmente los sectores de las mesetas de: Barrio Los Colorados, barrio La Cumbre, sector antiguo de Girón, barrio Kennedy y algunos sectores de Floridablanca (Figura 3.28 y 3.329 ). La morfología corresponde a colinas onduladas de baja pendiente. Litológicamente se encuentra conformada por depósitos del miembro Organos (Qbo) de la formación Bucaramanga que no presenta mayores problemas de erosión.


164


Características geotécnicas Los suelos subsuperficiales corresponden a gravas areno arcillosas con gran cantidad de cantos redondeados, correspondientes a la formación Organos. No aparecen niveles freáticos subsuperficiales, pero en la mayoría de los casos se presentan niveles freáticos profundos o acuíferos colgados sobre el basamento de los Organos y Gravoso.

Figura 3.28. Sector del Barrio La Cumbre. Zona 4A (área construida) y zona 4C (parte media y baja de las laderas con problemas de inestabilidad).

Figura 3.29. Sector norte del Abanico de Bucaramanga. Zona 4 A (Barrio Los colorados) y zona 2B (macizo de Bucaramanga) INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales

165


Problemas geotécnicos Las áreas centrales que conforman la zona 4A no presentan limitaciones geotécnicas importantes; Sin embargo en las áreas perimetrales se pueden presentar los siguientes problemas: ?

Deslizamientos de tierra de gran magnitud.

?

Cárcavas profundas de erosión.

?

Agrietamiento cosísmico de las coronas de los taludes.


No se deben localizar asentamientos humanos ni obras de infraestructura urbana en las zonas cercanas a los taludes perimetrales de las mesetas. Se recomienda dejar una zona de amortiguación de mínimo 50 metros medidos desde la corona de los taludes y previo estudio detallado del sitio de interés.

3.7.3.9. ZONA 4B Miembro Organos Afectada por Procesos Erosivos Descripción General Esta zona conforma la escarpa occidental y sur del Abanico-Terraza de Bucaramanga, así como parte de las zonas norte y occidental de la mesa de Ruitoque, parte superior de los valles aluviales del río de Oro, río Frío y quebrada de la Iglesia (Figura 3.30).

Figura 3.30. Sector occidental del abanico de Bucaramanga. Se observan las zonas 3 A (parte superior del abanico), 4B (parte media del abanico), 8A (escarpe norte de Bucaramanga)y Zona 2 B (macizo de Santander)


166


El drenaje es dendrítico y subparalelo, con cañadas en V, con una densidad de drenaje muy alta y altas pendientes en los cauces laterales; generalmente cada quebrada presenta un cauce principal de pendientes variables de 3% a 10% y cañadas laterales con pendientes superiores al 10%. Las geoformas asociadas a esta zona corresponden a cárcavas y depresiones limitadas por colinas alargadas, algunos sectores están sometidos a erosión intensa (Bad Lands). Litológicamente está constituida por los denominados Organos (Qbo) y Finos (Qbf) de la formación Bucaramanga. Características geotécnicas Los suelos subsuperficiales corresponden a gravas areno arcillosas, con gran cantidad de cantos redondeados, correspondientes a la formación Organos. No aparecen niveles freáticos subsuperficiales, pero en la mayoría de los casos se presentan niveles freáticos profundos o acuíferos colgados sobre el basamento de la formación Organos. Problemas geotécnicos ?

La zona 4B se encuentra amenazada por procesos muy intensos de erosión activa, los cuales no es posible estabilizar con obras normales de ingeniería.


Las características geológicas, geotécnicas y morfológicas de estas áreas no permiten garantizar la estabilidad de proyectos de desarrollo urbano. Por lo tanto, cualquier edificación u obra de infraestructura que se localice en esta área, contribuiría a magnificar el proceso erosivo.

?

Se recomienda diseñar e implementar un programa para el establecimiento de cobertura vegetal protectora en toda el área afectada por procesos de erosión.

3.7.3.10. ZONA 4C Organos y Limos Rojos en Laderas Susceptibles a Deslizamientos Descripción General Se localiza sobre laderas en los siguientes sectores del Area Metropolitana: Laderas del barrio El Reposo y contiguos, laderas de la meseta de La Cumbre, laderas de las quebradas La Iglesia, La Cascada, El Cacique, El Penitente y Zapamanga (Figura 3.28). La morfología corresponde a laderas de alta pendiente. Esta zona la conforman los Organos (Qbo), Gravoso (Qbg) y Limos Rojos (Qblr) de la formación Bucaramanga y depósitos de Coluvión (Qbl) localizados sobre roca, a media ladera, con presencia de niveles freáticos y susceptibles a deslizamientos de tierra.


167


Características geotécnicas Los suelos subsuperficiales corresponden a gravas areno arcillosas, con gran cantidad de cantos redondeados, correspondientes a la formación Organos, también se observan limos y arenas arcillosas. En la mayoría de los sectores de la zona 4C, por debajo del perfil de suelo aluvial o coluvial, aparecen mantos arcillosos de la formación Jordán (Jj). Sobre el basamento a media ladera aparecen niveles freáticos colgados, los cuales son los responsables de la alta susceptibilidad a los deslizamientos de tierra. Problemas geotécnicos ?

Esta zona se encuentra amenazada por procesos masivos de deslizamiento de tierra.



?

Se recomienda la realización de estudios y diseños para la estabilización de la gran cantidad de deslizamientos activos presentes en la zona. Se requiere construir obras de estabilización para evitar que estos deslizamientos puedan progresar hacia las zonas aledañas.

3.7.3.11. ZONA 5 Flujos de Escombros del Piedemonte del Macizo de Santander Descripción General Se localiza al sur occidente del área de estudio y sobre esta se encuentran las siguientes localidades: Sector urbano antiguo de Floridablanca, sector carabineros en Floridablanca, valle Floridablanca – Piedecuesta, sector urbano antiguo de Piedecuesta, valles del río Lato de Guatiguará y Barroblanco en Piedecuesta (Figura 3.18). El drenaje es dendrítico a subparalelo con profundidad baja, la morfología corresponde a pendientes moderadas, inclinadas, que se suavizan hacia el extremo occidental de los municipios de Floridablanca y Piedecuesta. La litología corresponde principalmente a los Flujos de Escombros (Qfe) provenientes de abanicos formados por la acumulación de material, arrastrado por los ríos y quebradas provenientes de la parte alta y media del Macizo de Santander y también


168


se incluyen, al oriente y nororiente de Piedecuesta, alguos sectores puntuales donde afloran rocas sedimentarias de la Formación Jordán (Jj). Características geotécnicas Los suelos subsuperficiales corresponden a arenas gravo-arcillosas, no cementadas, arenas limosas y mantos de conglomerado de los flujos de Escombros. Los niveles freáticos son poco profundos. Problemas geotécnicos La zona 5 no presenta problemas geotécnicos de gran magnitud, pero existen algunas limitaciones geotécnicas entre las cuales se indican las siguientes: ?

Heterogeneidad del perfil de suelo.

?

Niveles freáticos poco profundos.

?

Capacidades de soporte bajas en los sectores de materiales no consolidados.

?

Erosión en cárcavas de mediana magnitud.


Previamente a la realización de proyectos de desarrollo urbano, se deben realizar estudios geotécnicos detallados que permitan determinar las limitaciones geotécnicas de cada sitio en particular y se construyan las obras de control, estabilización y manejo.

3.7.3.12. ZONA 6A Valles Aluviales de Los Ríos y Quebradas Principales Descripción General Localizada sobre los valles y llanuras de los ríos de Oro, Suratá, Frío y algunas quebradas importantes. Más especificamente la zona se encuentra en: Valle del río de Oro y sus quebradas afluentes desde Piedecuesta hasta el Café Madrid, valle del río Suratá desde Bosconia hasta el Café Madrid, valle medio de la quebrada La Loma, valle de la quebrada de La Iglesia desde el Viaducto Benjamín García Cadena hasta Chimitá, valle de la quebrada Chimitá, valle del río Frío y sus quebradas afluentes desde la urbanización Bucarica hasta Castilla Real, valles del río Lato, quebrada La Estancia y otros cauces menores (Figura 3.25). El drenaje de mayor influencia esta referido a los ríos de Oro y Frío, responsables de la depositación de los depósitos aluviales y de las diferentes terrazas que se encuentran en ambos márgenes de sus cauces, sobre las cuales es frecuente el desarrollo de cultivos y vegetación de poca altura representada por rastrojos. Las geoformas asociadas a esta zona corresponden a la planicie de inundación y al lecho de los principales drenajes mencionados, presentando topografía plana y


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pendientes suaves hacia las terrazas. Esta zona está formada por los depósitos aluviales principales y terrazas (Qal, Qal1 y Qal2 ). Características geotécnicas Los suelos subsuperficiales corresponden a arenas limpias, gravas y arenas limosas en mantos subhorizontales; a diferentes profundidades, según el sitio, aparecen suelos duros o rocas. Los niveles freáticos son poco profundos y están generalmente controlados por los niveles de agua en las cañadas, quebradas y ríos aledaños. Problemas geotécnicos La zona 6A presenta los siguientes problemas geotécnicos: ?

Presencia de mantos de suelos sueltos no consolidados, los cuales pueden asentarse.

?

Baja capacidad de soporte de los depósitos aluviales recientes.

?

Areas de suelos potencialmente licuables.

?

Heterogeneidad en los materiales de fundación por presencia de paleocanales.

?

Erosión debida a la dinámica de los ríos y quebradas.


Previamente a la realización de proyectos de desarrollo urbano, se deben realizar estudios geotécnicos detallados que permitan determinar las limitaciones geotécnicas de cada sitio en particular y se deben construir las obras de control, estabilización y manejo.

?

Todas estás áreas son potencialmente inundables, además de los estudios de geotecnia, se debe determinar en detalle la amenaza por inundación, antes de cualquier construcción o desarrollo.

3.7.3.13. ZONA 6B Valles Aluviales de los Ríos Afectados por Procesos de Erosión Descripción General En esta zona se incluyen las áreas de depósitos aluviales de los ríos de Oro, río Frío y quebrada de La Iglesia entre otros, afectados directamente por procesos de erosión relacionados con la dinámica de las corrientes de agua. Las áreas correspondientes a la zona 6B se encuentran localizadas en las riberas de los ríos y quebradas en toda el Area Metropolitana, entre estas áreas están: Riberas del río de Oro desde Bahondo hasta el Café Madrid y riberas del río Frío desde la planta de tratamiento de aguas residuales hasta su desembocadura (Figura 3.25).


170


El río de Oro y el río Frío presentan una historia reciente de divagación, en un ancho de más de 200 metros, de acuerdo al análisis de fotografías aéreas desde 1.957 a 1.993. Estos ríos se encuentran en un proceso dinámico acelerado por el desarrollo urbano del Area Metropolitana de Bucaramanga. Existen una gran cantidad de asentamientos humanos en riesgo junto a estos ríos. Las áreas que comprende esta zona presentan una morfología de valles aluviales, semiplanos, con escarpes verticales junto a las riberas de los ríos y litologicamente se encuentran en los Depósitos Aluviales principales (Qal). Características geotécnicas Los suelos subsuperficiales corresponden a arenas limpias, gravas y arenas limosas, en mantos subhorizontales. A profundidades según el sitio aparecen suelos duros o rocas. Los niveles freáticos son poco profundos y están generalmente controlados por los niveles de agua en las cañadas, quebradas y ríos aledaños. Problemas geotécnicos La zona 6B presenta los siguientes problemas geotécnicos: ? Erosión por divagación lateral de los ríos. (Los ríos de Oro y Frío no se encuentran canalizados y han divagado considerablemente en los últimos 50 años). ?

Inundación en épocas de lluvias.

?

Baja capacidad de soporte de los depósitos aluviales recientes.


Las características de la dinámica de los ríos de Oro y Frío no permiten garantizar la estabilidad de proyectos de desarrollo urbano. Por lo tanto, cualquier obra civil ubicada en esta área, podría ser afectada severamente por inundaciones o avenidas torrenciales.

?

Se recomienda realizar un estudio detallado de la dinámica de los ríos de Oro y Frío y de la amenaza por inundación, con el objeto de diseñar e implementar proyectos de prevención y mitigación del riesgo para los asentamientos humanos que allí existen.

?

El ancho de la zona de amortiguación de los procesos de dinámica fluvial en los ríos de Oro y Frío debe ser definida con los resultados del estudio ya mencionado. Entre tanto se recomienda que este ancho no sea inferior a 100 metros a cada lado de la ribera actual, previo estudio detallado del sitio de interés.


171


3.7.3.14. ZONA 7 Depósitos de Coluvión Descripción General En esta zona se incluyen las áreas de depósitos coluviales sobre las pendientes de las laderas y en toda el Area Metropolitana de Bucaramanga existen una gran cantidad de coluviones principales localizados en: Piedemonte del macizo de Santander, laderas del cerro de Palonegro, escarpe occidental de la meseta de Bucaramanga, laderas de la mesa de Ruitoque, laderas de la colina de la Virgen en Piedecuesta y laderas laterales de los valles aluviales de las quebradas (Figura 3.31). Las áreas que comprende esta zona presentan una morfología de laderas de mediana pendiente y colinas semiredondeadas con cauces de quebradas relativamente profundas y en V. Litológicamente corresponden a los Depósitos de Coluvión (Ql). Cada coluvión tiene una composición específica de la matriz y clastos de los depósitos coluviales, dependiendo del tipo de roca de la cual se originan. Algunos coluviones son clastos-soportados y otros matriz-soportados. Características geotécnicas La mayoría de los coluviones presentes en el Area Metropolitana de Bucaramanga poseen niveles freáticos poco profundos.

Figura 3.31. Sector de La Meseta de Ruitoque, vía a Acapulco, zonas 1 A y 1 B (mesa de Ruitoque) y zona 7 (coluviones).


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Problemas geotécnicos La zona 7 presenta los siguientes problemas geotécnicos: ?

Deslizamientos de tierra por saturación en épocas de lluvias.

?

Erosión en cárcavas.



?

Se recomienda realizar programas de establecimiento de cobertura vegetal con raíz profunda.

3.7.3.15. ZONA 8A Zona susceptible a deslizamientos en el Norte de Bucaramanga Descripción General En esta zona se incluyen las áreas del bloque hundido y erosionado del abanico de Bucaramanga al norte de la Meseta, la cual presenta susceptibilidad a la ocurrencia de deslizamientos de tierra de gran magnitud. El área susceptible a deslizamientos en la zona norte de la meseta de Bucaramanga se encuentra localizada al norte, nororiente y noroccidente del escarpe norte de la Meseta e incluye las siguientes áreas: Ciudad Norte desde la Universidad Industrial de Santander hasta el valle del río Suratá, ladera nororiental del Norte de Bucaramanga desde el barrio Los Pinos hasta Bosconia, ladera noroccidental del Norte de Bucaramanga desde el barrio María Paz hasta el valle del río de Oro, en esta zona no está incluido el sector del barrio Kennedy. La morfología en general corresponde a laderas de alta pendiente con cauces quebradas relativamente profundas y el sector de Ciudad Norte corresponde a gran deslizamiento cuya corona principal presenta fuertes pendiente la cual se suavizando en dirección del río Suratá.. Litológicamente la zona corresponde en mayor parte al miembro Organos (Qbo) removido de la formación Bucaramanga.

de un va su

Características geotécnicas Los suelos subsuperficiales corresponden a gravas areno arcillosas, con gran cantidad de cantos redondeados, correspondientes al miembro Organos. Aparecen niveles freáticos poco profundos conformando un acuífero, colgado sobre un manto profundo de suelos arcillosos. INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales

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Problemas geotécnicos La zona 8A presenta los siguientes problemas geotécnicos: ?

Deslizamientos de tierra por saturación en épocas de lluvias.

?

Deslizamientos de tierra activados por sismos.

?

Agrietamiento por movimiento del terreno .



?

Se recomienda realizar un estudio detallado de amenaza por fenómenos de remoción en masa que permita diseñar e implementar programas de estabilización, manejo y control de las áreas ocupadas por asentamientos humanos.

3.7.3.16. ZONA 8B Zona de deslizamiento activo en el Norte de Bucaramanga Antecedentes Los problemas geológicos y tectónicos de Bucaramanga anteriores al deslizamiento de ciudad norte estuvieron relacionados a fuertes procesos erosivos en su escarpa Norte y Occidental, que incluyeron las comunidades de los barrios Alfonso López, Nápoles, Nariño, Girardot, La Joya, La Feria, Gaitan y Kenedy, entre otros. Este problema afectó gran parte de las zonas urbanas y ocasionó daños en los edificios de la gobernación del departamento, la alcaldía, la iglesia de San Laureano, Parque Garcia Rovira y el hospital San Juan de Dios; la preocupación llevó a la contratación de geólogos para realizar estudios serios en busca de una solución al problema, de tal modo el Servicio Geológico Nacional en 1952 por intermedio de Enrique Hubach presentó un informe de campo a la alcaldía de Bucaramanga con la siguiente recomendación: “... consiste en utilizar la base acuífera de la capa conglomerada en que reposa Bucaramanga como nivel de dos túneles de margen occidental urbana que recolecten los tres factores perjudiciales que son: Las aguas lluvias, las del alcantarillado y las subterráneas. El caudal conjunto se llevaría luego por el lecho afianzado de la quebrada Seca hacia el río de Oro.”1 1

HUBACH, Enrique: Interpretación Geológica de la Erosión y de los Deslizamientos de Bucaramanga y Medidas de Defensa. EN : Servicio Geológico Nacional. Informe 867, Ministerio de Minas y Petróleos Bogotá. Septiembre de 1952. Anexos mapas y planos. INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales

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El informe Hubach fue presentado a la gobernación del departamento acompañado de un perfil de la ciudad, los mapas y planes respectivos de las recomendaciones, el informe Hubach detectó las causas de la erosión en la escarpa: El alcantarillado, manejo de aguas lluvias y las subterraneas. El problema erosivo fue registrado en los diarios de la época como lo señala la Figura 3.32. Posteriormente la alcaldía de Bucaramanga y la Gobernación de Santander contrataron en 1953 a la compañía técnica R.J. Tiptón para efectuar el diagnostico de la erosión. Los resultados demostraron que el alcantarillado era inapropiado para la ciudad, datada de 1938, y era insuficiente y antitécnico: En primer lugar, se proyecto que en 1960 Bucaramanga tendría 60 mil habitantes, pero en ese momento existían mas de 150 mil personas y en segundo lugar, porque tenía mil bocas y todas emanaban aguas negras y lluvias hacia los barrancos y además demostraron la existencia de filtraciones de agua que deterioraban la capa terrestre ocasionando los procesos erosivos2.

Figura 3.32. El Frente, octubre de 1950.

De esta forma, en 1965, se creó un ente especializado en la protección de la ciudad llamado la Corporación Autónoma Regional para la Meseta de Bucaramanga, C.D.M.B. y firmó un préstamo con el B.I.D. en 1977 por U.S.$ 7.5 millones destinados para las obras civiles recomendadas en el Plan Tiptón. Los trabajos fueron divididos en varios grupos: Plan maestro de alcantarillado, estructuras de vestimento, control de cauces, estabilización y protección de taludes y remodelación urbana. Esta última incluyó la ampliación de calles y carreras, siembra de arbustos, pastos adecuados y también se instaló un sistema de drenaje de aguas lluvias. Igualmente se construyeron gaviones, estructuras transversales para reducción de pendientes y revestimientos longitudinales para la estabilización de los cauces de las quebradas El Loro, La Rosita, La Joya y el mejoramiento del relleno de la Quebrada Seca. Fue entonces cuando se realizaron las ampliaciones de las carreras 15, 27 y 33, se proyectaron nuevas urbanizaciones en los alrededores de Cabecera de LLano, se 2

El Frente, 31 de diciembre de 1958: publicó los resultados de la investigación realizada por la Cia. R.J. Tiptón. INGEOMINAS – Subdirección de Amenazas Geoambientales

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presentó el proyecto para trasladar el aeropuerto Gomez Niño del sector de la Real de Minas hacia el sitio Palonegro y crear una ciudadela en ese sitio. En esta remodelación de Bucaramanga se destinaron áreas para viviendas de habitantes desplazados como fue el caso de los barrios San Gerardo, Bucaramanga, Africa, Pablo Sexto al occidente y hacia el sector Norte de la ciudad que incluye los barrios Kennedy y las Olas. Fue allí en el sector Norte de Bucaramanga donde Instituto de Crédito Territorial, I.C.T., construyó 11 barrios que fueron entregados en octubre 1984, así nacieron los barrios Villa Helena y Villa Rosa. Posteriormente entre los años 1986-1990 se construyeron las demás etapas de estos barrios, y los llamados Si se puede, José María Córdoba, Esperanza II y III, igualmente los asentamientos humanos el Mirador, Transición y Lizcano, entre otros, en total 4 mil 196 viviendas que fueron ocupadas por familias de escasos recursos económicos. Figura 3.33.

Figura 3.33. Panorámica ciudad Norte, Barrio Villa Rosa V.L. junio 1992.

PRIMERAS SEÑALES DEL DESLIZAMIENTO (1986-1990) Según un estudio presentado por Ingeniería de Suelos Ltda en 1982 los terrenos del proyecto la Esperanza II no eran aptos para la construcción debido a la presencia de “una falla geológica que se bisecta en tres zonas en el lote” y además la presencia de aguas que afloran en el sector.3 En los periódicos locales de V.L. y E.F. aparecen registros de los eventos de ciudad Norte desde 1986 hasta 2001. Las noticias se presentan con una o dos fotografías del problema y con un texto corto tomado de los conceptos técnicos de la C.D.M.B., el cual por lo general dice:

3

DESLIZAMIENTO DE CIUDAD NORTE, Ingeniería de Suelos Ltda, 1998, Bucaramanga


176


“Las casas de la urbanización Villa Helena se están cayendo, las paredes agrietadas, se están abriendo poco a poco, como dándole tiempo a los habitantes a salir de allí antes de que ocurra una tragedia. Pero ellos no tienen a donde ir, son personas de escasos recursos, tienen hijos de edad escolar y lo poco que ganan se va en la casa que se está derrumbando. Son 160 casas con problemas de asentamiento, grietas en los muros provocada por la humedad y cañerías, todo debido a que fueron levantadas en un terreno no apto y con cimientos de 50 centímetros para soportar dos pisos.”4 Con el primer registro noticioso se indicó que los problemas iban desde la filtración de agua en las paredes hasta el taponamiento de las cañerías. “Luego en septiembre de 1986 el estallido de un tubo del alcantarillado dejo al descubierto la calidad de los materiales con los que fueron edificadas las viviendas, la falta de planificación de la firma constructora y el descuido de la C.D.M.B. puesto que un derrumbe que barrió una calle del sector, amenazó con destruir varias casas del mismo y se procedió a solicitar la evacuación de sus habitantes para evitar una catástrofe.5 “Figura 3.34 En la década de los ochenta los registros importantes que afectaron la comunidad de Villa Helena y otros barrios fueron: En noviembre de 1988 se agrietaron varias viviendas de la Esperanza II la cual se mostró en sentido oriente-occidente; en el barrio José María Cordoba se presentó movimiento de un talud en el mismo mes; en 1989 se agrietaron varias viviendas en Villa Rosa que señalaron, al norte del barrio, la corona del deslizamiento; en diciembre de 1989 se detecto un movimiento de tierras en el barrio Lizcano pero al realizar la C.D.M.B. un sondeo del lugar, efectuar visitas de campo y comprobar los resultados se estableció que éste movimiento afectaba los barrios Lizcano, Esperanza, Villa Rosa, José María Córdoba, Villa Helena y los demás asentamientos humanos existentes es decir toda la zona Norte.

4

V.L. 30 de septiembre de 1986 Vanguardia Liberal, 25 septiembre de 1986. Según un habitante del barrio “la calle principal se encuentra empantanada por los escapes de la cañería, y dentro de las casas los tubos se tapan o se derrama el agua, por lo que los recibos llegan carisímos” 5


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Figura 3.34. Deslizamiento Villa Helena, septiembre 1986 V.L.

“Los agrietamientos trajeron serios inconvenientes para los habitantes de ciudad Norte porque produjeron daños a la estructura urbana del sector, problemas sociales por la demolición y reubicación de las viviendas, así mismo por la construcción de obras civiles se presentaron interrupciones en sus labores cotidianas. En los barrios Villa Helena y Villa Rosa fue común ver cráteres en las calles deterioradas por los deslizamientos, igualmente los servicios públicos como alcantarillado, acueducto y energía eléctrica se paralizaron por los diferentes cortes a que fueron sometidos como consecuencia del derrumbe o por el continúo arreglo de los fluidos, además el tanque de acueducto del sector fue afectado por las grietas y en 1990 se recomendó su sustitución; de otra parte la demolición de viviendas es un paño de agua tibia para los habitantes que son reubicados en el sector de los Estoraques; las obras civiles también trajeron problemas a varias viviendas, como ocurrió con las perforaciones realizadas por la C.D.M.B, puesto que debieron soportar los malos olores de la quebrada la Esperanza que atraviesa el sector cargada de aguas negras, lluvias y la pestilencia al interior de sus viviendas”. Figura 3.35.


178


Figura 3.35. Agrietamientos Villa Helena, problemas por perforaciones de C.D.M.B., marzo 1988 V.L.

EL DESLIZAMIENTO CONTINUA (1990-2000) En la década de los noventa los problemas relacionados con el deslizamiento de ciudad norte aumentaron considerablemente, los agrietamientos involucraron nuevas viviendas y aparecieron grietas intermedias paralelas a la grieta principal. Los años con mayor registro noticioso fueron los de 1993, 1994, 1995 y 1998. “En 1993 los terrenos de ciudad Norte se desmoronaron como si fueran terrones de azúcar: 12 de julio de 1993, en el barrio José María Córdoba, 11 familias fueron sorprendidas por agrietamientos en sus viviendas, 3 de ellas fueron derrumbadas por el INURBE; en Villa Helena el 8 de agosto 122 familias recibieron la noticia de evacuación de sus moradas por el desmorone del terreno del barrio; en Lizcano 18 de agosto la C.D.M.B. anunció la presencia de una gigantesca grieta que atraviesa 102 casas con posibilidad de desplome; en Villa Rosa 5 de septiembre la gerencia nacional del INURBE advierte la necesidad de trasladar 68 familias por la humedad que registran sus viviendas; en el Mirador el 18 de noviembre un gigantesco talud se vino abajo sobre la vía a Matanza y dejó cinco familias en el aire, dos mese antes se cayeron 20 casas debido a una falla geológica”. Figura 3.36.


179


Figura 3.36 Deslizamiento José María Córdoba, abril 1992 V.L.

El balance fue el siguiente: Más de cinco barrios afectados, miles de personas damnificadas, un centenar de casas destruidas, otras a punto de caer, redes del servicio público averiadas y muchos enseres de la comunidad sepultados por los desplomes. Entre los meses de septiembre de 1994 y abril de 1995 los habitantes de los barrios Villa Rosa, Villa Helena, José María Córdoba, Transición, Miraflorez, la Playa y la Playita fueron afectados por los aguaceros dejando un balance de más de 33 viviendas destruidas. En mayo de 1998 se presentó un agrietamiento en el barrio el Mirador, se recomendó evacuar 62 familias y demoler las viviendas, el 30 de julio de ese mismo año 57 familias del barrio Villa Rosa solicitaron la reparación de sus viviendas a consecuencia del agrietamiento de las mismas, en noviembre del mismo la junta del barrio José María Córdoba advierte sobre la presencia de nuevas grietas en las casas de la comunidad. Figura 3.37. El 22 de septiembre de 1999 un deslizamiento en la Esperanza III involucró la rotura de tubo de conducción del agua al tanque de almacenamiento, y produjo la muerte de dos personas.


180


Figura 3.37 Agrietamientos barrio El Mirador, mayo 1998 V.L.

El 19 de febrero de 2000 se concedió acción popular a favor de a junta del barrio José María Córdoba para la reubicación de 156 familias, los costos de la misma deben ser asumidos por el INURBE, según fallo del Tribunal istrativo de Santander. El 28 de octubre de 2000 los habitantes de 26 viviendas del barrio Villa Helena fueron afectados por un fuerte aguacero que los puso en riesgo, por el taponamiento del alcantarillado los moradores amanecieron con el agua hasta el cuello y con los enseres envueltos en un lodazal. Las obras de estabilización que se recomendaron para el sector fueron: Arborizaciones, las pantallas ancladas, subdrenes de penetración profunda en diversos sectores de ciudad Norte, reparación de viviendas, construcción de un pozo de bombeo para control del nivel freático, reparcheo de calles y elaboración de muros de estabilización. En ocasiones estas obras fueron ejecutadas por la C.D.M.B. pero en otras por el I.C.T. y la firma ETA LTDA. Los estudios técnicos para la zona los ha realizado Ingeniería de Suelos, la C.D.M.B., INGEOMINAS, GOMEZ y FORERO PARDO y Cia en los ellos se ha recomendado la reubicación de los barrios Villa Rosa, Villa Helena, Lizcano, el Mirador. Además tomando como referencia los antecedentes y los estudios practicados a la zona INGEOMINAS declaró el sector como zona de alto riesgo por deslizamiento, el cual implicaría el


181


peligro para más de 3.678 viviendas y más de 4.916 habitantes directos afectados, con relación a las reubicaciones es un intento de mitigar el riesgo, ya que estas traen grandes costos sociales y económicos Descripción general En esta zona se incluyen las áreas que se encuentran dentro del deslizamiento activo del Norte de Bucaramanga. El área del deslizamiento incluye los siguientes barrios: Esperanza III, Mirador, Lizcano, José María Córdoba, Villa Helena I etapa y aproximadamente el 60% del barrio Villa Rosa. Morfológicamente se presentan laderas de alta pendiente con cauces de quebradas relativamente profundas y en V, apreciándose coronas escalonadas de hundimientos recientes dentro del gran cuerpo del deslizamiento mayor. Litológicamente corresponde a depósitos del miembro Organos (Qbo) removidos. Caracterización geotécnicas Los suelos subsuperficiales corresponden a gravas areno arcillosas, con gran cantidad de cantos redondeados, correspondientes al miembro Organos. En esta zona se intentó determinar el espesor del depósito inestable; el perfil geotécnico obtenido se ilustra en el Plano No 3.4 destacándose los siguientes aspectos: ?

La roca alterada se encuentra a 50 metros de profundidad.

?

La humedad natural para los primeros 30 metros es del 10% en promedio, incrementandose hasta 20% a mayores profundidades.

?

El índice de plasticidad es en promedio del 15%

?

Los pesos unitarios son relativamente altos encontrándose alrededor de 2.2 tm3.

?

El hecho de ser un suelo altamente sobreconsolidado puede implicar un alto grado de agrietamiento del terreno.

?

El suelo se encontró sobreconsolidado hasta una profundidad de 40 metros

?

La roca alterada

Aparecen niveles freáticos poco profundos conformando un acuífero colgado sobre un manto profundo de suelos arcillosos. Problemas geotécnicos La zona 8B presenta los siguientes problemas geotécnicos: ? Deslizamientos activos con movimientos actuales. ?

Aceleración de los movimientos por sismo o por temporadas de lluvias.


182


?

Agrietamiento por movimiento del terreno.



?

Por el grave peligro en que se encuentran algunos sectores habitados actualmente, es urgente y prioritario establecer e implementar planes de contingencia que incluyan, entre otros aspectos, el inventario de edificaciones afectadas, la evaluación de daños, el monitoreo del avance del fenómeno, especialmente en períodos invernales; y alternativas para la reubicación de familias afectadas.

?

Se recomienda realizar un estudio detallado del deslizamiento incluyendo un estudio geológico y geotécnico de todo el sector norte de Bucaramanga, con el objeto de determinar en forma clara la amenaza y diseñar e implementar un programa de largo plazo de prevención y mitigación del riesgo.

3.7.3.17. ZONA 9 Rellenos sueltos Descripción General En esta zona se incluyen las áreas de rellenos de suelos sueltos y basuras. Las áreas correspondientes a la zona 9, se encuentran localizadas en una gran cantidad de sitios del Area Metropolitana de Bucaramanga. Características geotécnicas El material está conformado por basuras, ladrillos y material proveniente de excavaciones, este material es muy heterogéneo y no presenta ningún tipo de compactación. En la Figura 3.38, se muestra el perfil promedio obtenido del ensayo SPT, destacándose lo siguiente: ?

Los rellenos presentan un espesor promedio de 10 metros.

?

El numero de golpes es muy bajo fluctuando entre 5 a 10 golpes por pie

?

Lo anterior implica que el material es muy compresible y la resistencia muy baja

?

Aunque se encuentran valores de N altos, estos no son representativos y corresponden más bien a bloques.


183


N (golpes/pie) 0

20

40

60

80

100

0

2

4

6

8

10

12

14

Cra 27 6 Av Q. Seca Cra 13 1 Polideportivo Bucarica 3 Colector Q seca 1 Junto al terminal 4

Figura 3.38. Perfil promedio obtenido del ensayo SPT en los rellenos.


184


Entre los rellenos de mayor tamaño se mencionan los siguientes (Tabla 3.23): No. 1

Relleno Quebrada Seca

Localización El relleno cubre la totalidad del antiguo cauce de la Quebrada Seca desde la salida a Cúcuta dentro de las instalaciones de la Quinta Brigada del Ejército incluyendo un ramal hacia el hospital Ramón González Valencia y la UCC. Tiene un ancho aproximado de 100 metros y una profundidad variable de 10 a 30 metros. La El relleno cubre el cauce de la quebrada La Rosita desde la carrera 32 hasta la carrera 15 incluyendo la plaza de mercado Guarín. Tiene un ancho aproximado de 80 metros y profundidad variable de 10 a 30 metros.

2

Quebrada Rosita

3

Quebradas La Flora – La Iglesia

4

Quebrada sector Zapamanga

5

Quebrada Loro

El

6

Cañada Bueno

El

7

Cañada Bellavista

8

Sector Cañaveral – Lagos Sector Bucarica

9

10

Cañadas Autopista Floridablanca

11

Sector Inem Terminal

12

Sector Autopista B/manga – Girón

13

Chimitá

14

Girón

15

Kennedy

–

Características Relleno de basuras desde la carrera 15 hasta la cra 27, relleno de suelos no compactados desde la cra 9 a la carrera 15 y desde la cra 27 a la cra 32B. Relleno de suelos no compactados con excepción del paso de la diagonal 15, el cual es un relleno compactado técnicamente. Cubre una longitud importante del cauce de las quebradas Relleno heterogéneo de La Flora y La Iglesia y los taludes junto al barrio Diamante suelos sin compactar y II. Incluye áreas importantes de los barrios Las Terrazas y residuos de construcción. La Floresta, el ancho es variable entre 100 y 200 metros y la profundidad entre 8 y 25 metros. Incluye parte del cauce de la quebrada Zapamanga y el Relleno heterogéneo de Penitente, espesores de hasta 15 metros y anchos suelos sin compactar y variables de 50 a 80 metros. residuos de construcción. Cubre la totalidad del cauce de la quebrada El Loro desde Relleno heterogéneo de su nacimiento en el barrio Antiguo Campestre hasta el suelos sin compactar y barrio La Ceiba, ancho variable de 40 a 100 metros y residuos de construcción. profundidad variable de 8 a 25 metros. Cubre la cabecera de la quebrada El Bueno en el sector de Relleno de residuos de la Ciudadela Real de Minas. Tiene un ancho de construcción. aproximadamente 200 metros y profundidad de hasta 40 metros. Cubre la cabecera de la quebrada Bellavista en el sector de Relleno de residuos de Estoraques. Tiene un ancho de aproximadamente 200 construcción. metros y profundidad hasta de 40 metros. En este sector se detectaron cinco zonas diferentes de Rellenos de suelos sin relleno de antiguas cañadas, las profundidades de estos compactar. rellenos varían de 8 a 15 metros. Localizado entre los barrios Bucarica y Caracolí. Incluye el Relleno de suelo sin polideportivo Bucarica y la cancha del barrio Caracolí. compactar. Ancho de aproximadamente 120 metros y profundidad de 15 metros. Durante la construcción de la autopista Bucaramanga – Relleno de suelos sin Floridablanca se rellenaron varías áreas de cañada y talud compactar. junto a la autopista. Profundidades de relleno de 8 a 15 metros. En la zona de Provenza hay una serie de rellenos sobre las Relleno de suelos sin cañadas y taludes incluyendo rellenos junto a la transversal compactar. Oriental cerca a la Terminal de transportes. Anchos variables de 30 a 50 metros y profundidades hasta de 15 metros. Hacia el costado sur de la autopista Bucaramanga – Girón Rellenos de suelos sin se han construido una gran cantidad de rellenos de ancho compactar. hasta de 100 metros y profundidades hasta de 20 metros. Costado derecho del cauce de la quebrada Chimitá Relleno de basuras. incluyendo el centro de reclusión de mujeres. Ancho hasta de 150 metros y profundidad hasta de 15 metros. Corresponde al antiguo botadero de basuras del Area Metropolitana. En el sector de Girón especialmente en las dos riberas del Relleno de suelos sin río de Oro se han construido una gran cantidad de rellenos compactar y residuos de de ancho hasta de 100 metros y profundidad hasta de 15 construcción. metros. Al occidente del barrio Kennedy incluyendo la urbanización Relleno de suelos sin Tejar Norte. Ancho de hasta 100 metros y profundidad compactar. hasta de 15 metros.


185


No. 16

Relleno Pan de Azúcar

17

El Carrasco

Localización Características Antiguo cauce de una quebrada afluente de la quebrada el Relleno de suelos sin Cacique. Ancho hasta de 100 metros y profundidad hasta compactar. de 20 metros. Actual relleno sanitario del Area Metropolitana. Ancho Relleno de basuras. hasta de 300 metros y profundidad hasta de 50 metros.

Tabla 3.23. Características de los rellenos de mayor tamaño

Existen además una gran cantidad de rellenos de diversos tamaños los cuales no se encuentran en la lista anterior. Problemas geotécniccos La zona 9 presenta los siguientes problemas geotécnicos: ?

Asentamientos por colapso de los rellenos al saturarse.

?

Asentamientos por densificación en los eventos sísmicos.

? ?

Susceptibilidad a los deslizamientos y a la erosión acelerada. Amplificación muy fuerte de la onda sísmica.


El bajo comportamiento geomecánico de los llenos sueltos, constituye un peligro evidente para las construcciones que, sobre ellos, se apoyen. Cualquier edificación u obra civil que se ubique en estos llenos, puede verse afectada en forma severa por los procesos geotécnicos ya citados, que pueden ser lentos y continuos, como asentamientos desfavorables, o eventos intempestivos como sismos, por ejemplo, que pueden llevar al colapso de las estructuras.

?

Específicamente para los rellenos sanitarios no se garantiza la estabilidad de proyectos de desarrollo urbano. Cualquier construcción en este zona contribuiría a desarrollar problemas relacionados con la estabilidad y salud pública.


186


CAPITULO 4

RESPUESTA SÍSMICA DEL SUBSUELO

La zonificación sismogeotécnica indicativa consiste en establecer zonas preliminares de respuesta sísmica similar de tal forma que se puedan definir algunas recomendaciones iniciales para el diseño y construcción de edificaciones. Estas recomendaciones dependen fundamentalmente de la respuesta de sitio, que a su vez está ligada con las características geotécnicas y topográficas del mismo. Para llegar a estos resultados ha sido necesaria la determinación de las características geométricas, geológicas, geofísicas y geotécnicas de los suelos de la ciudad. De acuerdo con los perfiles estratigráficos y geotécnicos planteados, se realizan modelos para las diferentes zonas definidas, en los cuales se establece el comportamiento de la respuesta sísmica del subsuelo cuando este es recorrido por un tren de ondas definido. En este capítulo se presenta inicialmente el mapa de microtrepidaciones que da una idea sobre los períodos fundamentales del suelo en la ciudad y luego a través de los sismos seleccionados y de la modelación de las zonas geotécnicas encontradas se determinan los espectros de respuesta de diseño. La evaluación de respuesta sísmica se llevó a cabo mediante análisis unidimensional utilizando para ello el programa SHAKE (SHAKE, 91).

4.1

INSTRUMENTACIÓN SÍSMICA Y MICROTREMORES

En la ciudad de Bucaramanga se instalaron seis estaciones acelerográficas, cuya localización se observa en el Plano No 2.1 repartidas en toda su área metropolitana, las cuales tienen por objeto el registro de sismos en los diferentes tipos de suelo presentes en la ciudad, con el fin de observar efectos de amplificación o atenuación de las ondas sísmicas debido a efectos locales. Esta red funciona desde julio de 1996 y ha sido operada y mantenida por la Red Nacional de Acelerógrafos de Colombia (RNAC). Actualmente se tienen alrededor de ciento cincuenta (150) acelerogramas triaxiales, los cuales en su mayoría provienen del Nido Sísmico de Bucaramanga. El primer acelerógrafo instalado por la RNAC en Bucaramanga fue colocado el 26 de julio de 1995 en la hacienda La Esperanza, propiedad de la CDMB. Durante el año de 1996 se instalaron dos estaciones más, en la Universidad Industrial de


187


Santander (UIS) y en las oficinas de la Unidad Operativa Regional de INGEOMINAS (UOR). La última fase de instalación se llevó a cabo en 1997, año en el cual tres acelerógrafos nuevos fueron ubicados. Esta red funcionó con las seis estaciones hasta Junio de 2001, fecha en la cual fue necesario trasladar los equipos ubicados en CBUC3, CBUC4 y CBUC6, a otra región del país. En la actualidad la ciudad cuenta con tres acelerógrafos instalados CBUC1, CBUC5 y CBUIS.

4.1.1 Red de acelerógrafos 4.1.1.1 Equipos Los acelerógrafos de la Red Local de Bucaramanga son de marca KINEMETRICS, modelos SSA-2MC y ETNA con 16 y 24 bits de resolución, respectivamente. Los acelerógrafos disponen de almacenamiento en tarjetas de memoria PCMCIA de 1 a 5 Mbytes; algunos datos importantes sobre los instrumentos y su ubicación se aprecian en la Tabla 4.1. Por lo general, dichos aparatos son instalados en casetas exclusivas para ellos, pero por ser la Red de Bucaramanga diseñada para funcionar por un corto periodo de tiempo, algunas de estas estaciones fueron ubicadas en oficinas o en residencias de algunas personas que garantizaban el buen funcionamiento de los equipos.

Estación

Código

Modelo

CDMB INGEOMINAS PTAR GIRON PIEDECUESTA CAÑAVERAL UIS

CBUC1 CBUC2 CBUC3 CBUC4 CBUC5 CBUC6 CBUIS

ETNA ETNA SSA–MC ETNA ETNA ETNA ETNA

Latitud o ( ) 7.0695 7.0719 7.0652 7.0618 6.9972 7.0696 7.1407

Longitud o ( ) -73.0716 -73.0838 -73.1298 -73.1660 -73.0659 -73.1044 -73.1185

Geología

Topografía

Observaciones

Roca Suelo Suelo Suelo Suelo Suelo Suelo

Ondulada Plana Plana Plana Plana Plana Plana

En funcionamiento Retirado (Julio/97) Retirado(Junio/01) Retirado(Junio/01) En funcionamiento Retirado(Junio/01) En funcionamiento

Tabla 4.1 Características de la Red Local de Acelerógrafos de Bucaramanga

4.1.1.2 Sismicidad de la Red Local de Bucaramanga Los acelerógrafos de Bucaramanga han obtenido aproximadamente (150) ciento cincuenta registros, los cuales han sido publicados en los Boletines de Movimiento Fuerte (Igeominas, 1996,1997,1998 y 1999). En su mayoría los registros pertenecen a sismos ocurridos en el Nido sísmico de Bucaramanga, el cual presenta una actividad frecuente. Aproximadamente el 60% de los sismos registrados por la Red Sismológica Nacional de Colombia – RSNC – provienen de esta fuente sísmica. El sismo más destacado de los registrados en Bucaramanga ocurrió en Betulia (Santander) el 8 de Noviembre de 1999 con una magnitud de Ml = 6.5, el cual generó registro toda la red de la ciudad y se obtuvieron aceleraciones pico máximas superiores a los 10 gales. La sismicidad registrada por la red se lista en la Tabla 4.2.


188


Fecha

No.

Sismo

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

Risaralda (Cald.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) El Carmen (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Curití (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Aguazul (Casa.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Génova (Quin.) Génova (Quin.) Génova (Quin.) Nido de B/manga (Sant.) Génova (Quin.) Génova (Quin.) Génova (Quin.) Génova (Quin.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.)

dd-mm-aa

19-Ago-95 11-Dic-95 8-Ene-96 2-Sep-96 12-Oct-96 12-Oct-96 12-Dic-96 1-Ene-97 1-Ene-97 1-Feb-97 7-Mar-97 7-Mar-97 10-Mar-97 2-May-97 11-May-97 11-May-97 11-May-97 11-Jun-97 11-Jun-97 11-Jun-97 11-Jun-97 11-Jun-97 11-Jun-97 24-Jun-97 24-Jun-97 24-Jun-97 24-Jun-97 24-Jun-97 2-Sep-97 2-Sep-97 2-Sep-97 16-Oct-97 11-Dic-97 11-Dic-97 11-Dic-97 11-Dic-97 18-Ene-98 20-Ene-98 13-Feb-98 4-Mar-98

Profundidad 110 145 150 110 150 150 160 160 160 Superficial 150 150 Superficial 160 160 160 160 160 160 160 170 170 170 160 160 160 160 160 230 230 230 170 220 220 220 220 150 160 160 150

Latitud

Longitud

Epicentral Epicentral 5.11 7.04 6.75 6.65 6.83 6.83 6.74 6.81 6.81 6.57 6.78 6.78 5.17 6.86 6.80 6.80 6.80 6.83 6.83 6.83 6.85 6.85 6.85 6.81 6.81 6.81 6.86 6.86 3.96 3.96 3.96 6.15 4.00 4.00 4.00 4.00 6.84 6.82 6.85 6.38

75.71 73.27 73.13 73.49 73.13 73.13 73.18 73.10 73.10 73.05 73.29 73.29 72.57 72.99 73.09 73.09 73.09 72.97 72.97 72.97 73.05 73.05 73.05 73.03 73.03 73.03 73.04 73.04 75.87 75.87 75.87 73.04 75.95 75.95 75.95 75.95 73.13 73.00 73.18 73.38

Estación CBUC1 CBUC1 CBUC1 CBUC1 CBUC1 CBUC2 CBUIS CBUC1 CBUIS CBUIS CBUC1 CBUC2 CBUC1 CBUC1 CBUC1 CBUC2 CBUIS CBUC2 CBUC1 CBUIS CBUC1 CBUC2 CBUIS CBUC2 CBUC1 CBUIS CBUC2 CBUIS CBUC1 CBUC2 CBUIS CBUC1 CBUC1 CBUC4 CBUIS CBUC3 CBUC1 CBUC1 CBUC1 CBUC4

Nota: Profundidad superficial es menor de 30 km. Tabla 4.2 Sismicidad Registrada en la Red Local de Bucaramanga


189


No.

Sismo

Fecha dd-mm-aa

Profundidad

41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80

Nido de B/manga (Sant.) Landázuri (Sant.) Landázuri (Sant.) Landázuri (Sant.) Landázuri (Sant.) Cimitarra (Sant.) Cimitarra (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Betulia (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Bosconia (Cesa.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.)

4-Mar-98 6-Mar-98 6-Mar-98 6-Mar-98 6-Mar-98 8-Mar-98 8-Mar-98 9-Mar-98 10-Mar-98 10-Mar-98 10-Mar-98 30-Mar-98 30-Mar-98 30-Abr-98 30-Abr-98 6-May-98 25-May-98 20-Ago-98 8-Oct-98 26-Oct-98 26-Oct-98 26-Oct-98 4-Dic-98 4-Dic-98 10-Dic-98 10-Dic-98 14-Ene-99 14-Ene-99 27-Ene-99 27-Ene-99 27-Ene-99 27-Feb-99 18-Mar-99 14-Abr-99 14-Abr-99 14-Abr-99 19-Abr-99 19-Abr-99 20-Abr-99 17-May-99

160 Superficial Superficial Superficial Superficial Superficial Superficial 160 155 155 155 150 150 160 160 160 150 170 150 160 160 160 160 160 160 160 160 160 150 150 150 180 100 170 170 170 160 160 160 160

Latitud Longitud Estación Epicentral Epicentral 6.38 6.30 6.30 6.30 6.30 6.27 6.27 6.85 6.87 6.87 6.87 6.75 6.75 6.80 6.80 6.48 6.88 6.81 6.72 6.81 6.81 6.81 6.75 6.75 6.70 6.70 6.75 6.75 6.81 6.81 6.81 8.64 10.07 6.82 6.82 6.82 6.79 6.79 6.83 6.83

73.38 73.90 73.90 73.90 73.90 73.89 73.89 73.18 73.18 73.18 73.18 73.18 73.18 73.10 73.10 73.08 73.19 73.08 73.09 73.13 73.13 73.13 73.09 73.09 73.10 73.10 73.13 73.13 73.18 73.18 73.18 73.02 73.60 73.14 73.14 73.14 73.15 73.15 73.02 73.12

CBUIS CBUC6 CBUC1 CBUIS CBUC4 CBUC1 CBUC4 CBUC1 CBUC1 CBUC4 CBUIS CBUC1 CBUC4 CBUC1 CBUIS CBUC1 CBUC1 CBUC1 CBUC1 CBUC1 CBUC6 CBUIS CBUC1 CBUIS CBUIS CBUC1 CBUC1 CBUIS CBUC5 CBUC1 CBUIS CBUC1 CBUC1 CBUC1 CBUC6 CBUIS CBUC1 CBUIS CBUC1 CBUC1

Nota: Profundidad superficial es menor de 30 km. Tabla 4.2 (Continuación) Sismicidad Registrada en la Red Local de Bucaramanga


190


No.

Sism o

Fecha dd-m m -aa

Profundidad

81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120

Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Sátiva Sur (Boya.) Sátiva Sur (Boya.) Sátiva Sur (Boya.) Encino (Sant.) Encino (Sant.) Villanueva (Sant.) Villanueva (Sant.) Villanueva (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Betulia (Sant.) Betulia (Sant.) Betulia (Sant.) Betulia (Sant.) Betulia (Sant.) Betulia (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Gámbita (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) El Bagre (Anti.) Jordán (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Puerto Berrio (Anti.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Cimitarra (Sant.) Nido de B/manga (Sant.) Nido de B/manga (Sant.)

17-May-99 17-Jul-99 17-Jul-99 17-Jul-99 17-Jul-99 17-Jul-99 17-Jul-99 17-Jul-99 17-Jul-99 26-O ct-99 26-O ct-99 26-O ct-99 2-Nov-99 2-Nov-99 8-Nov-99 8-Nov-99 8-Nov-99 8-Nov-99 8-Nov-99 8-Nov-99 5-Dic-99 12-Dic-99 12-Dic-99 12-Dic-99 12-Dic-99 7-Ene-00 17-Ene-00 5-Feb-00 20-Feb-00 24-Mar-00 28-Mar-00 5-Abr-00 25-Jul-00 4-Ago-00 16-Ago-00 12-Sep-00 29-O ct-00 18-Nov-00 24-Nov-00 26-Nov-00

160 155 155 155 Superficial Superficial Superficial Superficial Superficial 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 150 Superficial 160 163 156 16 163 150 5 170 160 163 Superficial 160 160

Latitud Longitud Estación Epicentral Epicentral 6.83 6.78 6.78 6.78 6.10 6.10 6.10 6.06 6.10 6.72 6.72 6.72 6.70 6.70 6.92 6.92 6.92 6.92 6.92 6.92 6.65 6.82 6.82 6.82 6.82 6.81 6.64 6.77 6.79 6.79 7.72 6.74 6.92 6.46 6.83 6.76 6.95 6.06 6.79 7.25

73.12 73.15 73.15 73.15 72.74 72.74 72.74 73.18 73.24 73.18 73.18 73.18 73.25 73.25 73.18 73.18 73.18 73.18 73.18 73.18 73.05 72.97 72.97 72.97 72.97 72.99 73.02 73.21 73.03 73.00 74.59 73.10 72.79 74.32 73.03 73.18 72.92 74.13 73.02 72.90

CBUC5 CBUC1 CBUC4 CBUIS CBUC1 CBUIS CBUC4 CBUC3 CBUC5 CBUC1 CBUC5 CBUIS CBUC1 CBUC5 CBUC1 CBUC5 CBUC3 CBUC6 CBUC4 CBUIS CBUC5 CBUC1 CBUC5 CBUIS CBUC4 CBUIS CBUC1 CBUC4 CBUC1 CBUC1 CBUC1 CBUC1 CBUC5 CBUC1 CBUC1 CBUC1 CBUC5 CBUC1 CBUC1 CBUC5

Nota: Profundidad superficial es menor de 30 km. Tabla 4.2 (Continuación) Sismicidad Registrada en la Red Local de Bucaramanga


191


4.1.1.3 Espectros de Respuesta de sismos registrados en Bucaramanga Con el fin de observar el comportamiento dinámico de los diferentes suelos de la ciudad se analizaron los espectros de respuesta de aceleración para un oscilador de un grado de libertad. En las Figuras 4.1 a 4.7 se muestran los espectros para los sismos de aceleraciones mas altas en cada estación, para un amortiguamiento del cero por ciento. Las estaciones CBUC1 y CBUIS muestran los espectros de aceleración de dos sismos en cada figura; el sismo de Betulia 08 de noviembre de 1999 y el sismo del Nido de Bucaramanga registrado el 1 de enero de 1997 (Ml = 6.2). Para la estación CBUC2 se uso el registro del sismo del 7 de marzo de 1997 del Nido de Bucaramanga con magnitud Ml = 5.9; en el resto de estaciones se uso el sismo de Betulia (08/11/99) antes mencionado.

Espectros de Respuesta Estaciòn de Bucaramanga BUC1 β= 0 % 0.12

E-W (11-08-99) VERT (11-08-99) 0.1

N-S (11-08-99) E-W (01-01-97) 0.08

VERT (01-01-97) N-S (01-01-97) 0.06

0.04

0.02

0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Periodo (S)

Figura 4.1 Espectro de respuesta para la Estación CBUC1


192


Espectros de Respuesta Estaciòn de Bucaramanga BUC2 β= 0 % 0.25

E-W (03-07-97) VERT (03-07-97) N-S (03-07-97) 0.2

0.15

0.1

0.05

0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

Periodo (s)

Figura 4.2 Espectro de respuesta para la Estación CBUC2 Espectros de Respuesta Estaciòn de Bucaramanga BUC3 β= 0 % 0.35

E-W (11-08-99) 0.3

VERT (11-08-99) 0.25

N-S (11-08-99)

0.2

0.15

0.1

0.05

0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

Periodo (s)



193


Espectros de Respuesta Estaciòn de Bucaramanga BUC5 b= 0 %

0.35

E-W (11-08-99) 0.3

VERT (11-08-99)

N-S (11-08-99) 0.25

0.2

0.15

0.1

0.05

0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

Periodo (s)


Espectros de Respuesta Estaciòn de Bucaramanga BUC4 b= 0 %

0.25

E-W (11-08-99)

0.2

VERT (11-08-99)

N-S (11-08-99) 0.15

0.1

0.05

0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

Periodo (s)



194

ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA DEL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA Espectros de Respuesta Estaciòn de Bucaramanga BUC6 β = 0 %

0.12

E-W (11-08-99)

0.1

VERT (11-08-99)

N-S (11-08-99) 0.08

0.06

0.04

0.02

0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

Periodo (s)


Espectros de Respuesta Estaciòn de Bucaramanga BUIS β= 0 % 0.35

E-W (01-01-97) VERT (01-01-97) 0.3

N-S (01-01-97) E-W (11-08-99) 0.25

VERT (11-08-99) N-S (11-08-99) 0.2

0.15

0.1

0.05

0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

Periodo (s)

Figura 4.7 Espectro de respuesta para la Estación CBUIS


195


En los Espectros de Respuesta podemos apreciar que las mayores aceleraciones espectrales, para el sismo de Betulia se encuentran en las estaciones CBUC3 y CBUC5, donde estas sobrepasan 0.3g. También podemos ver que los periodos dominantes son bajos, menores a 0.3 segundos, para todas las estaciones.

4.1.2 Microtepidaciones en el área Metropolitana de Bucaramanga Las microtrepidaciones son vibraciones de baja amplitud del terreno y están conformadas por ondas internas y superficiales, que pueden ser de período largo y corto. Las de periodo largo (mayores a 1 seg) están conformadas por ondas superficiales Rayleigh y Love generadas por fuentes naturales, como el viento, olas del mar y variaciones de presión de aire; las segundas son de período menor a 1 seg y son producidos por fuentes artificiales tales como el tráfico vehicular, actividad de plantas industriales, maquinarias, es decir, básicamente de carácter antrópico. La zona de estudio considerada, corresponde al área metropolitana de Bucaramanga, la cual comprende los municipios de Bucaramanga, Floridablanca, Piedecuesta y Girón. El trabajo tuvo una duración de seis meses, en los cuales se realizaron dos fases de mediciones en campo, la primera durante octubre de 2000, tomando 154 sitios para el registro de microtrepidaciones, la segunda fase durante diciembre de 2000, con el fin de complementar la información previa, tomando datos en 83 sitios adicionales. En total se tomaron registros en 237 sitios distintos, los cuales se pueden ver en el Plano No 2.1. Dentro del estudio, se llevó a cabo la determinación de efectos de sitio o efectos locales mediante la utilización de registros de microtrepidaciones o vibraciones ambientales y datos sísmicos obtenidos de la red local de acelerógrafos implementada en el área, esta información sísmica, sirvió de base para calibrar y verificar los resultados obtenidos con microtrepidaciones. 4.1.2.1 Antecedentes Las condiciones de sitio o efectos locales, son uno de los factores más influyentes en la caracterización de la respuesta sísmica, de allí la importancia de adelantar estudios tendientes a determinar el comportamiento dinámico de los suelos y su respuesta cuando están sometidos a sismos y cargas dinámicas. La respuesta local de sitio puede ser evaluada por métodos teóricos y empíricos. Los primeros, permiten un análisis de los distintos parámetros del problema, aunque requieren una descripción detallada de las capas de suelo que conforman el estrato y de las fuentes que generan los sismos, las cuales, en algunos casos pueden ser muy complejas y por lo tanto, se dificulta la construcción realista de un modelo matemático. Los métodos empíricos se basan en registros de datos sísmicos en el sitio de interés, de tal manera, que se puedan determinar amplificaciones relativas y períodos dominantes de vibración. A diferencia del método anterior, no se requiere una descripción detallada de las capas del suelo, pero se necesita tener una gran cantidad de registros o información sísmica, lo cual es posible en regiones donde se tenga una alta sismicidad y se cuente durante largo tiempo con redes de


196


acelerógrafos o equipos de registro sísmico. Cuando no existe mucha información sísmica se debe recurrir al uso de otros métodos empíricos, como las microtrepidaciones. Este tipo de estudio ha tenido excelentes resultados en muchos casos para la determinación de los períodos de vibración dominante en suelos, pero en algunos otros casos los resultados son deficientes. Por esta razón, deben ser interpretados con bastante cautela y en la mayoría de los casos corroborados por modelos teóricos y empíricos que evalúen con mas certeza la respuesta dinámica de los suelos. Las microtrepidaciones fueron estudiadas en un principio por investigadores en regiones del Japón, con el objetivo de determinar amplificaciones y periodos de vibración dominantes en los suelos blandos, luego sus estudios se extendieron a regiones de México, Perú, España, Italia, Francia, San Francisco. En nuestro país se han realizado estudios en Bogotá D.C., Pereira y Armenia, entre otros. Los resultados obtenidos con el uso de las microtrepidaciones pueden ser ambiguos, en algunos casos como el de México y algunas Regiones de Japón, los resultados son excelentes y se correlacionan con lo observado en sismos y modelos teóricos, sobre todo en la determinación de períodos dominantes, aunque los niveles de amplificación obtenidos no siempre se correlacionan. Contrario a esto en el caso de Bogotá D.C, se evaluaron los períodos dominantes de vibración para los estratos de suelo blando a partir de microtrepidaciones. Los periodos obtenidos con microtrepidaciones no correspondían a los obtenidos con los sismos, de tal manera que se tuvo la necesidad de plantear modelos teóricos, para determinar los períodos de vibración de los suelos. Las microtrepidaciones, aunque no determinaron períodos dominantes de vibración, si mostraron distintos tipos de comportamiento dinámico de los suelos. En los estudios realizados durante 1997 en Pereira y 1999 en Armenia, en el desarrollo de las Microzonificaciones Sísmicas, se analizaron microtrepidaciones, demostrando ser un buen indicador de los periodos predominantes del suelo y además de esto un identificador de las zonas de rellenos antrópicos. El uso de las microtrepidaciones, ha sido aceptado internacionalmente como una herramienta poderosa para determinar el período predominante del suelo, pero ha sido difícil inferir amplificaciones locales, debido a que las amplificaciones obtenidas muestran tener una gran dependencia de las fuentes locales que pudiesen estar afectando las microtrepidaciones. 4.1.2.2 Técnicas Utilizadas en el Análisis de Microtrepidaciones Para el análisis de microtrepidaciones, se han propuesto tres técnicas que son: Interpretación directa de la transformada de Fourier o del Espectro de Auto Correlación también llamada Amplitudes espectrales, cálculo de los espectros relativos de amplificación de las estaciones en suelo blando contra una estación en


197


suelo firme o técnica de Kagami y cálculo de las relaciones espectrales entre la componente horizontal y vertical del movimiento en un mismo sitio o técnica de Nakamura (1989). Amplitudes Espectrales Esta técnica consiste en calcular el espectro de Fourier de las componentes horizontales del movimiento y de esta manera, obtener una frecuencia predominante. Se supone que las microtrepidaciones están conformados por ondas S, que se propagan verticalmente a través de los estratos de suelo blando y que el espectro de la fuente está caracterizado por ruido blanco. Esta técnica ha demostrado ser útil para determinar períodos predominantes. Técnica de Kagami Se relacionan los espectros de las ondas S de las señales registradas en una estación sobre suelo blando y otra sobre roca o suelo firme, de tal manera se asume que el movimiento en la roca es representativo de la excitación de los sedimentos de las capas de suelo blando. Esta técnica es difícil de usar con microtrepidaciones debido a los fuertes efectos de fuentes locales. Técnica de Nakamura Nakamura (1989), propuso que las microtrepidaciones podían evaluar los efectos de sitio simplemente calculando la relación o cociente espectral entre las componentes horizontales y verticales del movimiento registrado en el mismo sitio. El método asume que: • Las micotrepidaciones consisten de ondas Rayleigh, propagándose en un capa que está encima de un espacio infinito. • El movimiento es totalmente debido a fuentes locales y todas las fuentes profundas son despreciadas. • Las fuentes locales no afectan el movimiento de las microtrepidaciones en la base del estrato de suelo. Considerando un estimador de los efectos de sitio de interés, estarían dados por : SE = Hs(w) / Hb(w) donde SE representa el espectro de los efectos de sitio, Hs(w) es el espectro de la onda horizontal en superficie y Hb(w) es el espectro de la onda horizontal en la base del movimiento. Puesto que las ondas internas de las microtrepidaciones contienen ondas de superficie es necesario corregirlas removiendo este tipo de ondas. Nakamura (1989) asume que el efecto de las ondas Rayleigh (AS), está incluido en el espectro de ondas verticales superficiales (VS) y no en la base del movimiento (Vb) y consecuentemente este puede ser definido como: AS(w) = Vs(w) / Vb(w)


198


Removiendo el efecto de ondas Rayleigh, el espectro de sitio modificado queda definido por: SM(w) = SE(w) / AS(w) = (HS/VS) / (Hb/Vb) Nakamura (1989) demostró experimentalmente, usando registros de borehole y microtrepidaciones que: Hb(w) / Vb(w) ≈ 1 De lo anterior queda que: SM(w) ≈ HS(w) / VS(w) = NS(w) De esta manera, Nakamura (1989) concluyó que la relación o cociente espectral entre la componente horizontal y vertical del movimiento en un mismo sitio puede ser usada como un estimativo de los efectos de sitio para ondas internas. La técnica de Nakamura es muy atractiva, ya que elimina los efectos de fuente, patrón de radiación, directividad y camino que se presentan en los sismos. Diversos investigadores, Fiel y Jacob (1993), Lermo y Chávez-García (1994), Lachet y Bard (1995), Yamanaka (1996), Dravinski (1996), entre otros han llegado a la conclusión que la técnica de Nakamura es una excelente herramienta en el calculo de los periodos predominantes de los suelos, en especial en los estratos suelos poco profundos. Sin embargo, la validez de la técnica de Nakamura no ha sido aun bien establecida, especialmente en estratos de suelos blandos muy profundos. Teniendo en cuenta las características geotecnicas del Área Metropolitana de Bucaramanga, consideramos que la técnica Nakamura es la mas adecuada para este estudio. 4.1.2.3 Adquisición de la Información El INGEOMINAS emprendió una campaña de medición de microtrepidaciones, durante el meses de octubre y diciembre, en los cuales se obtuvieron registros en 237 puntos distribuidos uniformemente sobre el área de estudio, ver Plano 2.1. En cada uno de estos puntos se tomaron al menos tres registros de vibración ambiental y la posición geográfica de cada uno de los puntos se obtuvo con medidas de GPS. En la selección de sitios se tuvieron en cuenta varios factores, que fuera un suelo representativo de la zona, que no se tuvieran ruidos locales cerca, que estuvieran en campo libre, que no pasaran vías de alto flujo vehicular, que estuviera alejado de edificio o arboles altos. El equipo utilizado para registrar las microtrepidaciones fue un acelerógrafo Kinemetrics, Modelo ETNA con tres sensores FBA 23 triaxiales ortogonales con rango dinámico de 108 dB y 24 bits de resolución. La frecuencia de muestreo utilizada fue de 200 muestras por segundo, (frecuencia de Nyquest 100 Hz). La respuesta lineal de los sensores va desde DC hasta 80 Hz, los efectos de aliasing


199


luego fueron removidos por filtros digitales durante el análisis posterior de las señales. El mecanismo de disparo se configuró de forma manual, activado por un computador portátil. En cada punto se tomaron al menos tres mediciones de vibración ambiental con duración alrededor de 20 seg, durante lapsos de tiempo donde los ruidos locales fueran bajos, para que la señal no quedara contaminada. Los puntos y su localización se presentan en el Plano No 2.1. 4.1.2.4 Análisis de Datos Para el análisis se utilizó la técnica de transformada de Fourier (FFT) y espectro de Nakamura. A los registros en cada una de las componentes se les calculo la corrección de línea base y la corrección instrumental, luego se les aplico un filtro digital pasa banda entre 0.10Hz y 10.0Hz tipo Butterworth, y después se calculó la FFT y el espectro de Nakamura. Ejemplos de los resultados obtenidos para las estaciones CBUC1, CBUIS se presentan en las Figuras 4.8 y 4.9. En la Figura 4.8 se puede apreciar un pico cercano a los 0.03 segundos, el cual se escogió como periodo predominante en este sitio. Estos periodos coinciden bien con el material que se encuentra de la zona, roca sana. Por otro lado la Figura 4.9 nos muestra un dato tomado en la estación de CBUIS, la cual se encuentra sobre un suelo típico de la abanico de Bucaramanga, allí podemos apreciar con claridad un pico en el periodo de 0.2 segundos. Este procedimiento se realizó en cada una de las 237 estaciones donde se tomaron microtrepidaciones y a cada una de estas se les asignó el periodo predominante, con estos datos se dibujó el mapa de Isoperiodos para la ciudad de Bucaramanga y su Área Metropolitana Plano No 4.1.


200


Cociente Espectral Estación CBUC1 PF001

2.00E+00

1.80E+00

1.60E+00

1.40E+00

1.20E+00

1.00E+00

Serie1

8.00E-01

6.00E-01

4.00E-01

2.00E-01

0.00E+00 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Periodo (s)

Figura 4.8 Microtrepidación en CBUC1 – PF001 Cociente Espectral Estación CBUIS P033

2.5

2

1.5

1

0.5

0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Periodo (s)

Figura 4.9 Microtrepidación en CBUIS – PB033


201


En las figuras 4.8 y 4.9 se observan picos en los cocientes espectrales, alrededor de 0.03 y 0.2 segundos. No en todos los casos de las mediciones que se realizaron, se apreció un único pico predominante, por lo cual en algunos casos, recurrimos a la calibración de los datos obtenidos con registros de temblores y refracción sísmica. 4.1.2.5 Comparación contra Sismos Con el fin de establecer una comparación de los períodos predominantes de cada sitio, se calcularon las FTE de los registros de algunos sismos registrados por la red local de acelerógrafos instalada por el INGEOMINAS en Bucaramanga desde 1997, Figuras 4.10 y 4.11. Para cada uno de estos registros se obtuvieron las FTE con la técnica de Nakamura. Se muestran las componentes horizontales. Observamos que la técnica de Nakamura, en algunos casos, nos permite la estimación del período dominante del sitio y en general los resultados están acorde con los obtenidos de microtrepidaciones. Cabe anotar que la técnica Nakamura, fue desarrollada especialmente para vibraciones de baja amplitud y se basa en el concepto, en que estas bajas amplitudes no excitan el depósito de suelo en forma vertical. Además esta el hecho que se estan usando sismos de fuente profunda, los cuales debido a su contenido frecuencial bajo, nos muestran una respuesta propia en los periodos largos. Por eso al obtener los cocientes espectrales con los sismos los resultados no son tan claros, pero si se ven picos en los cuales se concentra la respuesta del suelo. Sin duda esta comparación de la técnica Nakamura, con datos de microtrepidaciones y sismos reales, registrados en la zona de estudio, nos indica un rango de valores entre el cual el periodo predominante del suelo se encuentra.


202


1. COCIENTE ESPECTRAL, 1 de Enero de 1997, (CBUC1) 2.COCIENTE ESPECTRAL, 8 de Noviembre de 1999, (CBUC1)

5

1. 2.

4.5

NS

EO

EO

NS

4

3.5

3

2.5

2

1.5

1

0.5

0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

Período (Seg.)

Figura 4.10 Técnica Nakamura para Sismos. Estación CBUC1 COCIENTE ESPECTRAL, 1 de Enero de 1997, (CBUIS) COCIENTE ESPECTRAL, 8 de Noviembre de 1999, (CBUIS)

4

EO

NS

EO

NS

3.5

3

2.5

2

1.5

1

0.5

0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

Período (Seg.)

Figura 4.11 Técnica Nakamura para Sismos. Estación CBUIS


203


4.1.2.6

Mapa de Isoperiodos

Utilizando los periodos obtenidos a partir del análisis espectral de los registros de microtrepidaciones se dibujó el Plano No 4.1, que muestra las curvas de isoperiodos para rangos de periodos entre 0.05 - 0.15 seg, 0.15 - 0.3 seg y periodos mayores a 0.3 seg. Para el calculo de las curvas de isoperiodos se utilizaron varios métodos estadísticos e aproximación, entre los métodos utilizados están Distancia Inversa, Kriging, Mínima Curvatura, Punto Vecino más cercano, Función Radial, Triangulación, Shepard´s y Regresión Polinomial. El que presento una mejor correlación con otras caracteristicas geotecnicas y con la geologia fue el KRIGING, por lo cual fue el escogido para esta aproximación. En el mapa se dibujan los contornos de igual periodo, para Bucaramanga unido a Floridablanca, mientras que Girón y Piedecuesta se presentan por separado. Esto debido a la lejanía entre puntos, ya que no es muy acertado correlacionar valores que no sean vecinos. Lo mismo sucede para los datos tomados sobre el valle del río de Oro, los cuales se han dejado con su valor, pero sin asignarle un contorno de igual periodo.

4.2

SELECCIÓN DE ACELEROGRAMAS DE DISEÑO

Para la mayoría de las aplicaciones de Ingeniería Sísmica (ej. Diseño estructural) las cargas por acción de terremotos son representadas por espectros de respuesta, los cuales se obtienen mediante la determinación probabilística de la amenaza sísmica. Sin embargo, existen situaciones en donde se requiere representar la acción sísmica como función de aceleración en el tiempo (ej. Cálculo de la respuesta sísmica local), lo cual necesita la definición de registros acelerográficos correspondientes a escenarios sísmicos compatibles con el estudio de amenaza. Los acelerogramas pueden ser generados sintéticamente para ser compatibles con espectros de respuesta de diseño, pero esta práctica en general resulta con registros que no reflejan adecuadamente el movimiento del terreno en términos de duración, energía, contenido frecuencial y de fases. Para generar acelerogramas más realistas, o seleccionar registros apropiados de una base de datos real de movimiento fuerte, es necesario definir escenario(s) sísmico(s), compatibles con la amenaza como función de la(s) magnitud(es) de la(s) fuente(s) y su(s) distancia(s) al sitio bajo estudio. Tradicionalmente los estudios de microzonificacion sismogeotécnica adelantados en Colombia representan de manera muy simplificada los registros de aceleración para ser tenidos en cuenta en posteriores análisis estructurales y de respuesta sísmica local del suelo (Popayán, Bogotá, Medellín, Armenia, y Pereira-Dos Quebradas). Generalmente, se escogen acelerogramas reales escalados para representar fuentes sismogénicas cercanas, intermedias y lejanas. Dichos registros son simplemente escalados en amplitud de acuerdo con las condiciones de amenaza representativas de los escenarios antes planteados. El resultado final de esta práctica es la obtención de registros de movimiento fuerte que no necesariamente corresponden a escenarios sísmicos físicamente posibles o que representen de


204


forma confiable otras variables de movimiento fuerte como lo son contenido frecuencial y duración. Existen varios métodos para definir sismos de diseño compatibles con el nivel de amenaza, dentro de los cuales cabe resaltar McGuire (1977, 1995), McGuire & Shedlock (1981), Ishikawa & Kameda (1988, 1991, 1994), Chapman (1995), Bazurro & Cornell (1998) y Bommer et al. (1998,2000).

4.2.1 Determinación de Escenarios Sísmicos Compatibles con la Amenaza Para seleccionar acelerogramas apropiados para diseño es necesario definir escenarios sísmicos sobre la base del análisis de amenaza sísmica. Para este estudio se sigue la amenaza sísmica determinada de acuerdo con AIS300. No resulta recomendable simplemente asumir el sismo de magnitud máxima asociado a cada zona o falla sismogénica y asignarle la mínima distancia posible dentro de la fuente al sitio de estudio, ya que esto representaría un caso especial sin duda muy conservativo. Los escenarios sísmicos deben ser consistentes con las fuentes sísmicas que han sido definidas para el estudio de amenaza y de acuerdo con los parámetros de diseño del movimiento del terreno. Este estudio sigue la metodología de selección de registros de movimiento fuerte compatibles con la amenaza propuesta originalmente por McGuire (1978), y atendiendo las modificaciones del estudio reciente de Bommer et al. (2000). El objetivo es entonces encontrar escenarios sísmicos compatibles con la amenaza, que correspondan a eventos que puedan ocurrir dentro de las zonas sísmicas propuestas para el área de estudio. Por esta razón se considera la amenaza asociada a cada fuente individual para diferentes parámetros de movimiento fuerte; en este estudio se incluyen aceleración (Am) y velocidad (Vm) máximas del terreno, duración de movimiento fuerte (Du), intensidad de Arias (IA) y aceleración espectral para diferentes periodos (As[T]). Las siguientes ecuaciones de atenuación fueron usadas, reconociendo el hecho que no han sido obtenidas con datos de la región. No obstante, el estudio de amenaza sísmica del país ha sido realizado con ecuaciones a las que se les puede acotar el mismo “defecto”. Ecuaciones para la atenuación de aceleración máxima del terreno (Donovan, 1973 y Ambraseys et al., 1996): La primera de las ecuaciones se usa para determinar los niveles de amenaza consistentes con AIS300, y la segunda curva se emplea para la determinación de los escenarios sísmicos:

log(Am ) = −3.39 + 0.252M − 1.52 log(R ) + 0.30 P log(Am ) = −1.39 + 0.266 M − 0.922 log(R ) + 0.25 P


Donovan (1973) Ambraseys et al. (1996)

205


Ecuación para la atenuación de velocidad máxima del terreno (Joyner & Boore, 1981):

log(Vm ) = −0.67 + 0.489 M − 0.00256 R − log(R ) + 0.22 P Ecuaciones para la atenuación de ordenadas espectrales de aceleración (Ambraseys et al., 1996):

log(As[0.1]) = −0.84 + 0.219 M − 0.954 log(R ) + 0.27 P log(As[0.5]) = −2.25 + 0.420 M − 0.913 log(R ) + 0.32 P log(As[1.0]) = −3.17 + 0.508M − 0.885 log(R ) + 0.32 P log(As[2.0]) = −3.79 + 0.503M − 0.728 log(R ) + 0.32 P Ecuación para la atenuación de intensidad de Arias (Sarma & Srbulov, 1998):

(

)

log IA g 2 = −4.93 + 0.715M − 0.0038 R − 1.205 log(R ) + 0.53P

Ecuación para la atenuación de duración de movimiento fuerte (Papazachos et al., 1992):

log(Du ) = 0.115 + 0.352 M − 1.04 log(R + 15) + 0.33P En todas las ecuaciones M es magnitud de ondas de superficie, R es distancia horizontal a la proyección de la falla, excepto por la curva de duración y aceleración máxima (Donovan, 1973), donde distancia epicentral es usada. P es el término para tener en cuenta la dispersión. Se realizaron análisis de amenaza sísmica para determinar la contribución individual de cada una de las fuentes sismogénicas y así identificar cuales son los escenarios que dominan la amenaza de la zona bajo estudio. En todos los casos el nivel de amenaza corresponde a un probabilidad de excedencia de 10% en 50 años, es decir, un periodo de retorno de 475 años. La Tabla 4.3 presenta el valor de aceleración máxima del terreno obtenida para los análisis de amenaza para fuentes individuales, que se encuentren dentro de un radio de 200 km de la zona de estudio. Se puede observar que la amenaza esta controlada por la posible ocurrencia de un sismo a lo largo de las Fallas Bucaramanga-Santa Marta, Suárez, Salinas y la Frontal de los Llanos Orientales. Sin embargo, para efectos de este estudio se pueden sintetizar los escenarios sísmicos en 2 posibles: Falla


206


Bucaramanga y Frontal de los Llanos Orientales. Lo anterior se debe a que los posibles efectos generados por un sismo en las fallas Suárez y Salinas estarían cubiertos por los escenarios escogidos. Es de resaltar de la Tabla 4.3 que de acuerdo con los niveles de actividad asignados a las diferentes fuentes sísmicas, la amenaza del área metropolitana de Bucaramanga estaría controlado por la falla frontal de los Llanos Orientales, en términos de aceleración máxima del terreno. Resultaría más lógico pensar que el escenario que controlara la sismicidad de esta zona fueran las Fallas de Bucaramanga – Santa Marta y/o Suárez que tienen tazas de actividad apreciables, magnitudes máximas probables de consideración y se encuentran en las inmediaciones del área de estudio. Entre otros, este hecho está motivado por la modelación de las fuentes sísmicas en el estudio AIS300, dado que a cada línea fuente se le asigna el valor de profundidad promedio. Si el mismo análisis de amenaza se hiciera, pero asumiendo profundidad variable en cada fuente (i.e. integrar sobre toda la profundidad), se obtendría que la falla de Bucaramanga – Santa Marta sería el escenario sísmico dominante y con un nivel de amenaza superior al establecido hoy en día por la NSR98 (i.e. Aa>0.3g). Este hecho debe ser motivo de discusión, pero resultaría fuera del alcance de este estudio. Fuente Sísmica Todas las fuentes (200 km) Frontal de los Llanos Orientales Bucaramanga – Santa Marta Salinas Suárez Benioff Profunda Uribante Caparo Boconó Cimitarra Palestina Puerto Rondón

Am (g) 0.247 0.214 0.166 0.118 0.106 0.078 0.044 0.025 0.024 0.023 0.018

Tabla 4.3 Amenaza sísmica del Área Metropolitana de Bucaramanga considerando fuentes sismogénicas individuales.

Una vez identificado los escenarios sísmicos que controlan la actividad del sitio en cuestión se calcula la amenaza sísmica correspondiente a diferentes parámetros de movimiento fuerte. Las Tablas 4.4 y 4.5 presentan los resultados para amenaza proveniente de las fallas Bucaramanga - Santa Marta y frontal de los Llanos, respectivamente. Los valores de amenaza de cada parámetro son luego usados para invertir las curvas de atenuación usadas para encontrar pares M-d compatibles con el nivel de amenaza, para un valor determinado de P (ver curvas de atenuación). Estas inversiones se muestran en las Figuras 4.12 y 4.13, para las dos fuentes escogidas, junto con los límites físicos de las fuentes sísmicas, en términos de distancia y magnitud máxima. El punto de menor dispersión en términos de magnitud corresponde al escenario sísmico más probable. El hecho de no tener una intersección exacta de las curvas no se considera un problema, de hecho esto indica que la búsqueda de registros reales debería hacerse dentro de


207


una ventana de magnitud y distancia, centrada en el punto correspondiente al escenario de diseño. Los valores de amenaza reportados en las Tablas 4.3-4.5 para aceleración máxima del terreno (Am) son calculados usando la ecuación de atenuación según Donovan (1973). Lo anterior, en virtud de ser consistentes con la forma de cálculo empleada en la determinación de la amenaza regional (AIS300). El cálculo de amenaza para Am, usando otra curva de atenuación (i.e. Ambraseys et al., 1996; Boore et al., 1994) conducen a valores significativamente diferentes (menores). Esta microzonificación sismogeotécnica, por su naturaleza indicativa, no incluye un análisis actualizado de la amenaza sísmica local (i.e. neotectónica, re-evaluación de la amenaza local) y como tal no es objeto de este estudio proponer el uso de una ecuación de atenuación diferente para el cálculo de la amenaza. No obstante este punto en particular debería ser materia de reflexión por parte de la comunidad ingenieril. Es importante mencionar que los escenarios sísmicos definidos corresponden a eventos que son simultáneamente compatibles con los valores de diseño de un buen número de parámetros de movimiento fuerte. Los escenarios no corresponden a un evento modal que contribuye a la amenaza en términos de cualquiera de los parámetros de movimiento fuerte. Por lo tanto estos escenarios deben ser entendidos como eventos compatibles con la respuesta espectral a lo largo del rango de periodos de interés ingenieril, así como con la duración y el contenido de energía del movimiento del terreno. Esto resulta muy importante ya que la capacidad destructiva de un sismo depende, por ejemplo, de los niveles de amplitud (i.e. aceleración) y duración, de formas diferentes: el potencial destructivo de un sismo siempre se incrementa a medida que se aumenta la amplitud del movimiento del terreno, pero para un mismo contenido de energía una duración más corta puede incrementar el potencial destructivo (Bommer & Martínez-Pereira, 1999). Parámetro de Movimiento Fuerte Am Vm As(T=0.1s) As(T=0.5s) As(T=1.0s) As(T=2.0s) IA Du

Unidad g cm/s g g g g m/s s

Amenaza 0.166 8.56 0.282 0.192 0.078 0.026 0.0116 6.09

Tabla 4.4 Amenaza Sísmica por escenario falla de Bucaramanga – Santa Marta para varios parámetros de movimiento fuerte.


208


Parámetro de Movimiento Fuerte Am Vm As(T=0.1s) As(T=0.5s) As(T=1.0s) As(T=2.0s) IA Du

Unidad g cm/s g g g g m/s s

Amenaza 0.214 10.63 0.228 0.331 0.186 0.081 0.0215 12.88

Tabla 4.5 Amenaza Sísmica por escenario falla Frontal para varios parámetros de movimiento fuerte.

8.5

8.0

7.5

Am Vm As(0.1)

Magnitud

7.0

As(0.5) As(1.0)

6.5

As(2.0) IA

6.0

Du ESCA ESFB

5.5

5.0

4.5 0

10

20

30

40

50

60

70

Distancia (km)

Figura 4.12 Combinaciones M-d para la sismicidad asociada a la Falla Bucaramanga –Santa Marta (P=0.9).


209


8.5

8.0

7.5

Am Vm As(0.1)

Magnitud

7.0

As(0.5) As(1.0)

6.5

As(2.0) IA

6.0

Du ESCA ESFF

5.5

5.0

4.5 0

20

40

60

80

100

Distancia (km)

Figura 4.13 Combinaciones M-d para la sismicidad asociada a la Falla Frontal (P=1.3). 8.5

8.0 Am

7.5

Vm As(0.1)

Magnitud

7.0

As(0.5) As(1.0) As(2.0)

6.5

IA Du

6.0

ESCA ESFF 5.5

ESFB

5.0

4.5 0

20

40

60

80

100

Distancia (km)

Figura 4.14 Combinaciones M-d para la sismicidad asociada a la contribución de todas las Fallas en un radio de 200km del Área Metropolitana de Bucaramanga (P=2.0).


210


De las Figuras 4.12 y 4.13 se puede observar que el un escenario sísmico compatible para la falla de Bucaramanga – Santa Marta sería un evento con magnitudes entre 5.6-6.0 y distancia de la fuente al sitio entre 13-25 km. De igual manera para la falla Frontal de los Llanos Orientales se puede determinar, con mayor grado de dispersión, que eventos con magnitudes entre 6.9-7.3 y distancias al sitio de 60-80 km son compatibles con el nivel de amenaza. Se puede observar claramente que de hacer el análisis considerando la contribución simultánea de todas las fuentes sísmicas el resultado sería un escenario sísmico imposible físicamente (M=6.5, d=50-60km), dado el conocimiento actual sobre el fallamiento sísmicamente activo de la región (Figura 4.14). Una vez escogidos los escenarios sísmicos compatibles con las fuentes que afectan la región, se procedió a buscar acelerogramas en una base de datos de registros reales obtenidos en roca. Para este estudio se usaron los bancos de acelerogramas reportados en Martinez-Pereira (1999) y Ambraseys et al. (2000).


211

Fecha

Hora

Nombre Sismo

Ms

Mw

Ml

1935/10/31

18:37:49

Helena

6.0

1976/09/15

15:09:19

Friuli

6.0

6.0

6.1

1980/05/27

14:50:57

Mam. Lak. (As)

6.0

6.0

1983/07/22

02:39:54

Coalinga As)

5.8

1987/10/01

14:42:20

Whittier Narr.

1997/09/26

09:40:30

Umbria-Marche

mb

h

Mec

Estación

De Km

g

Df km

Am G

Vm cm/s

Du s

IA m/s

As(0.1) g

As(0.5) g

As(1.0) g

As(2.0) g

16

N

Carr. Coll..

Rk

8

15

0.142

6.8

1.8

0.075

0.42

0.37

0.29

0.07

5.4

12

T

Robic

Rk

39

13

0.086

2.7

0.2

0.043

0.49

0.14

0.04

0.01

6.2

5.7

14

S

Long Val.D.

Rk

14

3

0.178

18.4

3.7

0.205

0.38

0.53

0.15

0.04

4.4

6.0

6.0

7

T

Oil Fie.

Rk

13

9

0.188

14.0

8.3

0.227

0.65

0.29

0.38

0.06

6.0

6.0

5.9

5.7

9

T

Wilson

Rk

18

1

0.164

4.6

6.0

0.248

0.49

0.08

0.05

0.01

5.9

6.0

5.8

5.7

6

N

Nocera Umbra

Rk

13

4

0.79

21.2

7.5

0.31

0.26

0.17

0.03

0.01

Tabla 4.6 Acelerogramas de diseño compatibles con el escenario sísmico de la Falla Bucaramanga – Santa Marta. Aceleraciones espectrales obtenidas con acelerogramas escalados a 0.25g

Fecha

Hora

Nombre Sismo

Ms

Mw

1979/04/15

06:19:41

Montenegro

7.0

1989/10/18

00:04:02

Loma Prieta

7.1

6.9

1992/04/25

18:06:04

C. Mendocino

7.1

7.1

1999/11/12

16:57:20

Duzce

7.3

7.1

Ml

7.1

mb

h

Mec

Estación

De Km

g

Df km

Am G

Vm cm/s

Du s

IA M/s

As(0.1) g

As(0.5) g

As(1.0) g

As(2.0) g

6.1

12

T

Herceg Nov.

Rk

65

30

0.218

15.05

10.7

0.709

0.32

0.41

0.12

0.03

6.2

11

ST

Gilroy 1

Rk

60

15

0.452

35.2

9.7

1.644

0.33

0.40

0.10

0.04

15

T

Butler Val. 2

Rk

60

0.152

13.2

8.3

0.352

0.16

0.45

0.26

0.09

ST Mud.-Kaym. Bin. Rk

60

0.12

15.1

14.2

0.73

0.19

0.16

0.06

0.05

6.5

14

34

Tabla 4.7 Acelerogramas de diseño compatibles con el escenario sísmico de la Falla Frontal. Aceleraciones espectrales obtenidas con acelerogramas escalados a 0.15g


Fecha

Hora

Nombre Sismo

Estación

Código

1935/10/31

18:37:49 Helena

Carr. Coll..

Helena

1976/09/15

15:09:19 Friuli

Robic

1980/05/27

14:50:57 Mam. Lak. (As)

Long Val.D.

Mammoth

1983/07/22

02:39:54 Coalinga (As)

Oil Fie.

Coalinga

1987/10/01

14:42:20 Whittier Narr.

Wilson

Whittier

1997/09/26

09:40:30 Umbria-Marche

Nocera Umbra

Umbria

1979/04/15

06:19:41 Montenegro

Herceg Nov.

Montenegro

1989/10/18

00:04:02 Loma Prieta

Gilroy 1

Loma Prieta

1992/04/25

18:06:04 C. Mendocino

Butler Val. 2

Pretolia

1999/11/12

16:57:20 Duzce

Mud.-Kaym. Bin.

Duzce

Friuli

Tabla 4.8 Nomenclatura de Acelerogramas de diseño para Figuras 4.15 - 4.18


213


0.15

0.10 0.08 0.06

0.05

0.00 0

5

10

15

20

25

-0.05

Aceleración (g)

Aceleración (g)

0.10

0.04 0.02 0.00 -0.02

0

5

10

15

20

15

20

-0.04 -0.06

-0.10

-0.08 -0.15

-0.10 Tiempo (s)

0.25

0.25

0.20

0.20

0.15

0.15

0.10

0.10

0.05 0.00 -0.05

0

5

10

15

20

Aceleración (g)

Aceleración (g)

Tiempo (s)

0.05 0.00 -0.05

-0.10

-0.10

-0.15

-0.15

-0.20

-0.20

-0.25

0

5

10

-0.25 Tiempo (s)

0.80

0.20

0.60

0.15

0.40

0.10

0.20 0.00 0

5

10

15

20

25

-0.20

Aceleración (g)

Aceleración (g)

Tiempo (s)

0.05 0.00 0

-0.40

-0.10

-0.60

-0.15

-0.80

5

10

15

20

25

30

-0.05

-0.20 Tiempo (s)

Tiempo (s)

Figura 4.15 Acelerogramas de diseño compatibles con escenario sísmico falla Bucaramanga – Santa Marta. De izquierda a derecha y de arriba abajo se presentan los acelerogramas de Helena, Friuli, Mammoth, Coalinga, Whittier y Umbria.


214

0.25

0.50

0.20

0.40

0.15

0.30

0.10

0.20

0.05 0.00 -0.05

0

5

10

15

20

25

30

35

Aceleración (g)

Aceleración (g)


0.10 0.00 -0.10

-0.10

-0.20

-0.15

-0.30

-0.20

-0.40

-0.25

0

5

10

15

25

30

-0.50 Tiempo (s)

Tiempo (s)

0.15

0.15

0.10

0.10

0.05

0.05

0.00 0

5

10

15

20

25

30

-0.05

-0.10

Aceleración (g)

Aceleración (g)

20

0.00 0

5

10

15

20

25

-0.05

-0.10

-0.15

-0.15 Tiempo (s)

Tiempo (s)

Figura 4.16 Acelerogramas de diseño compatibles con escenario sísmico falla Frontal. De izquierda a derecha y de arriba abajo se presentan los acelerogramas de Montenegro, Loma Prieta, Pretolia y Dulze.

Los acelerogramas compatibles con la Falla de Bucaramanga son escalados a una aceleración de 0.16g y de igual forma los acelerogramas que simulan un evento de la Falla Frontal de los Llanos Orientales son escalados a 0.21g, que son valores consistentes con los valores de amenaza mostrados en las Tablas 4.3-4.5. Cabe anotar que el escalamiento de los acelerogramas en amplitud resulta adecuado bajo estas circunstancias, comoquiera que los registros son compatibles con el contenido frecuencial, duración y energía de eventos producidos por estas fallas.

4.2.2 Espectros de Respuesta de Acelerogramas de Diseño Para efectos de comparar la amenaza propuesta por el código NSR98, las Figuras 4.17 y 4.18 muestran los espectros correspondientes a los acelerogramas de diseño convenientemente escalados, junto con el espectro propuesto por la norma. Se puede apreciar en términos generales que los espectros de los acelerogramas de diseño propuestos concuerdan con las previsiones dadas por la Norma NSR98.


215


ESPECTRO DE RESPUESTA ROCA MODELO FALLA B/MANGA

D = 5%

1.25

1.00

Sa(g)

0.75

0.50

0.25

0.00 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Periodo (seg) Coalinga

Friuli

Helena

Mammoth

Umbria

Whittier

NSR98

Figura 4.17 Espectros de acelerogramas de diseño compatibles con escenario sísmico falla Bucaramanga – Santa Marta.

ESPECTRO DE RESPUESTA ROCA MODELO FALLA FRONTAL ALTERNO

D = 5%

1.25

1.00

Sa (g)

0.75

0.50

0.25

0.00 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Periodo (seg) Loma Prieta

Pretolia

Duzce

Montenegro

NSR98

Figura 4.18 Espectros de acelerogramas de diseño compatibles con escenario sísmico falla Frontal.


216


4.3

Caracterización dinámica del subsuelo

4.3.1 Perfiles típicos Con base en los mapas de Geología y Zonificación Geotécnica, así como los resultados de los estudios de refracción sísmica, se definieron los perfiles del subsuelo típicos para cada una de las zonas geotécnicas, los cuales se presentan a continuación siendo el punto de partida para la modelación de la respuesta dinámica local en el área de estudio. ZONA 1 – Rocas sedimentarias Consiste en suelos residuales arcillosos sobre las formaciones rocosas sedimentarias del Tambor (areniscas conglomeráticas), Girón (areniscas conglomeráticas con algunos niveles arcillosos) y Jordán (arcillolitas con intercalaciones de areniscas). En la zona de piedemonte y sobre el corredor de fracturación de la Falla Suárez los suelos residuales alcanzan hasta los 6 metros de espesor, mientras que en las partes altas es muy escazo del orden del metro. ZONA 2 – Rocas ígneas y metamórficas Consiste en suelos residuales de espesores considerables sobre las formaciones rocosas que componen el Macizo de Santander en su gran mayoría de origen metamórfico (Neis de Bucaramanga), y en menor proporción sobre cuerpos ígneos. En la zona de piedemonte y sobre el corredor de influencia del Sistema de Fallas Bucaramanga – Santa Marta los suelos residuales alcanzan espesores entre los 10 y 15 metros, mientras que en las partes altas se hacen más delgados con espesores promedios de 4 a 5 metros. ZONA 3 – Abanico aluvial de Bucaramanga y Provenza Corresponde a la zona urbaniza de la ciudad asentada sobre la Formación Bucaramanga, en la cual se distinguen cuatro tipos de materiales definidos como Miembro Limos Rojos (arcillas y limos arenosos), Miembro Gravoso (depósito fluviotorrencial gravoso), Miembro Finos (niveles arcillo-limosos plásticos) y Miembro Organos (depósito fluviotorrencial y lentes limo-arenosos). Cabe anotar algunos aspectos que se tendrán en cuenta para la calibración y modelación dinámica del subsuelo, a saber: • • • •

Los Limos Rojos se localizan hacia el centro y sur de Bucaramanga, con espesores entre 2 y 5 metros. El Miembro Gravoso presenta espesores entre 4 y 15 metros, sin embargo puede llegar hasta los 40 metros en la parte norte de la ciudad. Es importante tener en cuenta que este horizonte aumenta de espesor hacia el oriente de la zona. El Miembro Finos presenta espesores hasta de 15 metros, sin embargo se deberá tener en cuenta que este material aparece con mayor espesor hacia el occidente de la zona. El Miembro Organos se extiende por toda la zona alcanzando espesores mayores de los 50 metros, se considera que este material descansa sobre las formaciones rocosas alcanzando profundidades de 120 a 200 metros.


217


En la Figura 4.19 se presenta de manera esquemática el perfil del subsuelo correspondiente a la Formación Bucaramanga.

Miembro Limos Rojos

2 a 5m

Miembro Gravoso 4 a 15m

Miembro Finos Hasta 15m 50 a >120m

Miembro Organos

Hasta 200m??

ROCA

Figura 4.19 Perfil típico y espesores promedio de la Formación Bucaramanga

ZONA 4 – Formación Bucaramanga erosionada (bad lands) Consiste en depósitos fluviotorrenciales y lentes limo-arenosos pertenecientes al Miembro Organos de la Formación Bucaramanga, se estima que dicho material alcanza espesores mayores de 50 metros suprayaciendo formaciones rocosas. ZONA 5 – Flujo de escombros


218


Consiste en depósitos tipo arenas gravo-arcillosas del piedemonte del Macizo de Santander, los cuales son menos consolidados que el abanico aluvial de Bucaramanga. Se estima que dicho material alcanza espesores de 10 a 15 matros sobreyaciendo formaciones rocosas. Además, se presenta una delgada capa de suelo residual arcilloso de 1 a 2 metros de espesor. ZONA 6 – Valles aluviales A esta zona corresponden los valles y llanuras de inundación de ríos y quebradas importantes (terrazas bajas y medias), consisten en depósitos aluviales sueltos no consolidados que presentan espesores entre 8 y 18 metros, localizados sobre el Miembro Organos con espesores variables hasta de 40 metros, el cual descansa sobre formación rocosa. ZONA 7 – Coluviones En esta zona se incluyen los depósitos coluviales sueltos y saturados localizados sobre las laderas. A esta zona no se le evaluará su respuesta dinámica debido a que estas áreas no deben destinarse para futuros desarrollos urbanísticos. ZONA 8 – Ciudad Norte El perfil característico es similar al de la Zona 4, sin embargo superficialmente aflora el Miembro Finos. En el sector de Ciudad Norte, más exactamente en el Barrio José María Córdoba, se detectó la interfase Miembro Organos–Arcilla de consistencia dura a muy dura (roca parcialmente meteorizada) a profundidades de 49 a 57 metros. ZONA 9 – Rellenos Consiste en sectores de rellenos sueltos no compactados ubicados en su gran mayoría en el sector urbanizado de la ciudad. Presentan espesores variables de 10 a 15 metros localizados sobre los materiales de la Formación Bucaramanga.

4.3.2 Propiedades dinámicas de los materiales Uno de los objetivos de la Investigación del Subsuelo ejecutada en el área de estudio mediante métodos directos (perforaciones) e indirectos (refracción sísmica) fue el de estimar las propiedades dinámicas de los materiales presentes. Con los métodos directos se pudo muestrear inalteradamente los suelos que conforman la Formación Bucaramanga, lo que permitió ejecutar una serie de ensayos de laboratorio (triaxiales cíclicos entre otros) con el fin de poder estimar las curvas de degradación del módulo de corte “G” y la relación de amortiguamiento “D”. Por otra parte, con los métodos indirectos se pudo estimar la velocidad de ondas de corte “Vs” para cada uno de los materiales presentes en el área de estudio. A continuación se detallan cada una de estas propiedades. 4.3.2.1 Modulo de rigidez y amortiguamiento


219


Con base en los ensayos triaxiales cíclicos ejecutados sobre muestras de los Limos Rojos, Gravoso y Organos de la Formación Bucaramanga, se reprodujo el comportamiento esfuerzo – deformación para cada uno de estos materiales mediante la utilización del modelo hiperbólico según el procedimiento planteado por Hardin & Drnevich (1992), así: Para el módulo de corte: G = Gmáx [ 1/ (1 + γ / γr ) ] Para la relación de amortiguamiento: D = Dmáx (1 - G / Gmáx) donde: : Deformación al corte para la cual G = Gmáx / 2 γr Dmáx : Relación de Amortiguamiento para grandes deformaciones Para evaluar “Dmáx” se obtuvo la curva esqueleto (comportamiento esfuerzodeformación) y se reprodujeron ciclos de carga y descarga mediante la Regla de Masing, con los cuales para el ciclo donde el módulo de corte es muy pequeño comparado con el valor inicial (comportamiento asintótico de la curva esqueleto para grandes deformaciones), se calculó así: Dmáx = Wc / (4π π We) donde: Wc We

: Area del ciclo histerético : Máxima energía elástica

En las Figuras. 4.20, 4.21 y 4.22 se presenta el comportamiento esfuerzo-deformación (curva esqueleto), los ciclos histeréticos con trayectorias de carga y descarga, la curva de degradación del módulo de corte y la relación de amortiguamiento, para los materiales Organos, Gravoso y Limos Rojos respectivamente.


220

Curva de Degradación del Módulo de Corte

Curva Esqueleto Positiva

1,0

2,00

Esfuerzo Cortante ( Kg/cm² )

0,9 0,8

G/Gmáx

0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0,000001

0,00001

0,0001

0,001

0,01

1,75 1,50 1,25 1,00 0,75 0,50 0,25 0,00 0,00

0,1

0,01

0,02

0,03

Deformación Cortante

0,06

0,07

0,08

0,09

0,1

2,0


40

30

D%

0,05

Curva Esqueleto Ciclo1 γ =0.001 - Ciclo2 γ =0.005 - Ciclo3 γ =0.01

Curva de Amortiguamiento

20

10

0 0,000001

0,04


0,00001

0,0001

0,001


0,01

0,1

1,5

Carga

1,0

Descarga1 0,5

-0,010

-0,005

0,0 0,000 -0,5

Recarga1 Descarga2 0,005

0,010

Recarga2 Descarga3

-1,0 -1,5 -2,0


Figura 4.20 Propiedades dinámicas para los materiales del miembro Organos (Formación Bucaramanga).

Recarga3

Curva de Degradación del Módulo de Corte Curva Esqueleto Positiva 1,0

3,5


0,9 0,8

G/Gmáx

0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0,000001

0,00001

0,0001

0,001

0,01

3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0

0,1

0,0

0,1

0,2

0,3


0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0




3,0


40

D%

30

20

10

0 0,000001

0,00001

0,0001

0,001


0,01

0,1

2,0

Carga Descarga1

1,0

Recarga1 -0,10

-0,05

0,0 0,00

Descarga2 0,05

0,10

-1,0

Recarga2 Descarga3 Recarga3

-2,0

-3,0


Figura 4.21 Propiedades dinámicas para los materiales del miembro Gravoso (Formación Bucaramanga).

Curva de Degradación del Módulo de Corte

Curva Esqueleto Positiva 0,8

0,9

0,7


1,0

0,8

G/Gmáx

0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0,000001

0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0

0,00001

0,0001

0,001

0,01

0,1

0,00

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0,10





0,8


40

D%

30

20

10

0 0,000001

0,00001

0,0001

0,001


0,01

0,1

0,6

Carga

0,4

Descarga1

0,2

-0,010

-0,005

0,0 0,000 -0,2

Recarga1 Descarga2 0,005

0,010

Recarga2 Descarga3

-0,4 -0,6 -0,8


Figura 4.22 Propiedades dinámicas para los materiales del miembro Limos Rojos (Formación Bucaramanga).

Recarga3


Para aquellos materiales diferentes a los anteriores y sobre los cuales no se tenían datos de comportamiento dinámico, se emplearon curvas teóricas o evaluadas en el presente estudio, seleccionadas de acuerdo a criterios geológicos y geotécnicos vistos en campo, así: Para el Miembro Finos (Formación Bucaramanga) se utilizaron las curvas propuestas por Dobry para arcillas con índice de plasticidad del 30%. Para los Suelos Residuales Arcillosos presentes en las diferentes zonas geotécnicas, se utilizaron las curvas evaluadas para el Miembro Limos Rojos. Para los Flujos de Escombros y Depósitos Aluviales se utilizaron las curvas evaluadas para el Miembro Gravoso. Para los Rellenos no compactados localizados sobre la Formación Bucaramanga, se utilizaron las curvas propuestas por Seed & Idriss para arenas sueltas. En la Figura 4.23 se presentan las curvas de degradación del Módulo de Corte y de Relación de Amortiguamiento para los anteriores materiales.


224


Curva de Degradación del Módulo de Corte 1,0 0,9 0,8

G/Gmáx

0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0,000001

0,00001

0,0001

0,001

0,01

0,1

Deformación Cortante S. Residual

Escombros/Aluvial

M. Finos

Rellenos

Curva de Amortiguamiento 40

D%

30

20

10

0 0,000001

0,00001

0,0001

0,001

0,01

0,1


Figura 4.23 Curvas de degradación del Módulo de Corte y de Relación de Amortiguamiento para los materiales del miembro Finos.


225


4.3.2.2 Velocidad de ondas de corte De acuerdo a los resultados de los estudios de prospección sísmica ejecutados en diferentes zonas del área de estudio, en la Tabla 4.9 se presentan los valores característicos de la velocidad de onda de corte “Vs” asociados con su respectiva descripción litológica. Tales valores representan uno de los puntos de partida para la etapa de calibración de la respuesta dinámica del subsuelo.

ZONA GEOTECNICA

SITIOS

Zona 2

La Albania

Zona 3 Sector Sur

Estadio La Flora

Zona 3 Sector Centro

Parques Los Niños, San Pío y Mejoras Públicas

Zona 3 Sector Occidente

Marsella Real Terragona

Zona 4

Villa Helena Villa Rosa José María Córdoba

Zona 5

Villa San Francisco (Floridablanca)

Zona 5

Campo Verde, La Rioja, San Francisco (Piedecuesta)

Zona 6

Q. Chimita Cárcel de Mujeres

Zona 6

El Poblado, Vial (Girón)

Anillo

DESCRIPCION LITOLOGICA Suelo alterado, gravas, limos arcillosos Miembro Finos Roca Ignea Suelo alterado (Miembro Limos Rojos) Miembro Finos Roca Ignea Suelo alterado (Miembro Limos Rojos), limos arenosos, gravas Arcillas y limos arenosos (Miembro Finos) Miembro Organos Formación Macizo de Santander (Igneo) Suelos alterados (Limos Rojos), gravas y arenas Miembro Finos Miembro Organos Formación Girón Suelos alterados Miembro Organos Formación Girón Suelos alterados, flujo de escombros Miembro Organos o Formación Tambor Neis o Formación Girón Suelos alterados, flujo de escombros Formación Girón o flujo de escombros Formación Girón o Formación Jordán Depósitos aluviales Miembro Organos Formación Girón Depósitos aluviales Miembro Organos Formación Girón

RANGO Vs (m/seg) 350 800 1350 575 1000 1900 375 – 450 800 950 – 1250 1500 300 – 400 1000 1250 – 1450 2250 350 – 425 1150 – 1275 1850 – 1950 300 925 1650 300 – 550 1250 – 1375 1750 – 1900 400 – 450 1200 – 1500 2100 – 2150 350 – 550 1150 – 1200 1700 – 2050

Tabla 4.9 Rangos Vs para las diferentes descripciones litológicas encontradas en la zona.


226


4.4

Modelación dinámica del subsuelo y zonificación sismogeotécnica indicativa del área metropolitana de Bucaramanga

4.4.1 Registros acelerográficos utilizados para la calibración De acuerdo con la información de la Red Nacional de Acelerógrafos se seleccionaron sismos que fueron registrados en las estaciones ubicadas en el Area Metropolitana de Bucaramanga tanto en suelo como en roca, estos sismos se resaltan en la Tabla 4.10. SISMO

Fecha

Nido de Marzo 7/97 B/manga Betulia

Nov. 8 / 99

Profundidad (Km)

Magnitud ML

150

5.9

160

6.5

Estación

Geología

CBUC1 (CDMB) CBUC2 (INGEOMINAS) CBUC1 (CDMB) CBUC4 (GIRON) CBUC5 (PIEDECUESTA) CBUC6 (CAÑAVERAL)

Roca Suelo Roca Suelo Suelo Suelo

Amáx (g) 0.0029 0.00704 0.0056 0.0130 0.0196 0.00435

Tabla 4.10. Sismos seleccionados para calibración

Las Figuras 4.24 y 4.25 muestran los acelerogramas referenciados en la Tabla 4.10. En la Figuras 4.26 y 4.27 se muestran los espectros de respuesta en suelo y en roca para los sismos mostrados en las Figuras 4.24 y 4.25.

Aceleración (g)

SISMO NIDO DE BUCARAMANGA (1997-03-07) ESTACION CBUC1 - CDMB - ROCA 0.008 0.006 0.004 0.002 0.000 -0.002 -0.004 -0.006 -0.008 0

10

20

30

40

30

40

Tiempo (seg)

Aceleración (g)

SISMO NIDO DE BUCARAMANGA (1997-03-07) ESTACION CBUC2 - INGEOMINAS - ROCA 0.008 0.006 0.004 0.002 0.000 -0.002 -0.004 -0.006 -0.008 0

10

20 Tiempo (seg)

Figura 4.24. Registros acelerográficos obtenidos durante el Sismo del Nido de Bucaramanga (Marzo 7 de 1997)


227


Aceleración (g)

SISMO DE BETULIA (1999-11-08) ESTACION CBUC1 - CDMB - ROCA 0.020 0.015 0.010 0.005 0.000 -0.005 -0.010 -0.015 -0.020 0

10

20

30

40

50

60

50

60

50

60

50

60

Tiempo (seg)

Aceleración (g)

SISMO DE BETULIA (1999-11-08) ESTACION CBUC4 - GIRON - SUELO 0.020 0.015 0.010 0.005 0.000 -0.005 -0.010 -0.015 -0.020 0

10

20

30

40

Tiempo (seg)

Aceleración (g)

SISMO DE BETULIA (1999-11-08) ESTACION CBUC5 - PIEDECUESTA - SUELO 0.020 0.015 0.010 0.005 0.000 -0.005 -0.010 -0.015 -0.020 0

10

20

30

40

Tiempo (seg)

Aceleración (g)

SISMO DE BETULIA (1999-11-08) ESTACION CBUC6 - CAÑAVERAL - SUELO 0.020 0.015 0.010 0.005 0.000 -0.005 -0.010 -0.015 -0.020 0

10

20

30

40

Tiempo (seg)

Figura 4.25. Registros acelerográficos obtenidos durante el Sismo de Betulia (Noviembre 8 de 1999)


228


ESPECTROS DE RESPUESTA SISMO NIDO DE B/MANGA ( MARZO 7/97 )

D = 5%

0.08 0.07 0.06

Sa(g)

0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Periodo (seg) CBUC1 (R)

CBUC2 (S)

Figura 4.26. Espectros de respuesta de aceleración para los registros obtenidos durante el Sismo del Nido de Bucaramanga ESPECTROS DE RESPUESTA SISMO DE BETULIA ( NOV. 8/99 )

D = 5%

0.08 0.07 0.06

Sa(g)

0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Periodo (se g) CBUC1 (R)

CBUC4 (S)

CBUC5 (S)

CBUC6 (S)

Figura 4.27 Espectros de respuesta de aceleración para los registros obtenidos durante el Sismo de Betulia


229


En forma general se puede observar que los períodos predominantes se encuentran en un rango de valores de 0.15 a 0.25 seg, aunque en 0.35 seg. se observan picos de relativa importancia. Cabe anotar que en la estación CBUC6 (Cañaveral) se observa que la señal en suelo es prácticamente la de roca con tendencia a de amplificar en periodos entre 0.15 y 0.30 seg. En términos generales los periodos predominantes de los registros acelerográficos coinciden con las mediciones de microtrepidaciones realizadas para la zona. Los registros de aceleración muestran amplificaciones considerables obtenidas en suelo rígido (CBUC2, CBUC4 Y CBUC5); con respecto a roca (CBUC1), a un cuando la clasificación propuesta por NSR98 considera estos materiales como S1 (roca) por sus velocidades de onda.

4.4.2 Calibración de la respuesta dinámica del subsuelo Considerando la información existente tanto de acelerogramas registrados, como de características geotécnicas del subsuelo del Area Metropolitana de Bucaramanga, se realizará la calibración de los modelos dinámicos, tomando los perfiles del suelo y las propiedades obtenidas en la perforación 1 ejecutada en el Parque de los Niños (representativa del Abanico de Bucaramanga), y para los sectores de Cañaveral, Piedecuesta y Girón.

4.4.3 Calibración sector parque de los niños (perforación 1) Teniendo en cuenta la información obtenida a través de la Perforación 1, ejecutada durante los trabajos de investigación geotécnica del subsuelo, la cartografía geológica, los estudios de refracción sísmica y los sismos registrados en las estaciones CBUC1 y CBUC2, se tomó este sitio como el indicado para realizar la calibración de la respuesta dinámica del subsuelo, correspondiente a la Zona 3 de acuerdo al Mapa Geotécnico (Formación Bucaramanga) y descrita previamente. La perforación llegó hasta 98 metros de profundidad con muestreo continuo de los materiales. Se hicieron ensayos de laboratorio de clasificación, compresibilidad y resistencia tanto estática como dinámica, tales resultados se presentan de forma detallada en el Plano 3.2. En la Tabla 4.11 se muestra de forma simplificada el perfil del subsuelo promedio en el Parque de Los Niños, utilizado para efectos de calibración, así como sus respectivas propiedades.

1

PROF. (m) 0a3

2

3 a 30

3

30 a >98

4

??

CAPA

DESCRIPCION LITOLOGICA Miembro Limos Rojos Miembro Gravoso Miembro Organos Roca

IP (%) 15

γt (ton/m³) 1.6

Vs (m/seg) 450

15 - 25

2.2 – 2.5

800

8 - 15

2.0 – 2.3

1300

-

2.4

2000

Tabla 4.11. Perfil Geotécnico en el Parque de los Niños (Perforación 1)


230


Con base en el perfil geotécnico y mediante un análisis de sensibilidad se definió la ubicación del basamento a 50 metros de profundidad, lo que permitió definir claramente el modelo de calibración para la perforación 1 tal y como se presenta en la Tabla 4.12, el resultado del anterior análisis se presenta en la Figura 4.28.

1

PROF. (m) 0a3

2

3 a 30

3

30 a 50

4

50

CAPA

DESCRIPCION LITOLOGICA Miembro Limos Rojos Miembro Gravoso Miembro Organos Basamento (Roca)

IP (%) 15

γt (ton/m³) 1.60

Vs (m/seg) 450

20

2.30

800

10

2.15

1300

-

2.40

2000

Tabla 4.12. Perfil del Subsuelo – Modelo de Calibración en el Parque de los Niños (Perforación 1)

En la Figura 4.29 se presentan el espectro de respuesta obtenido en suelo para el Sismo del Nido de Bucaramanga con base en el modelo de calibración planteado en la Tabla 4.12, comparado con el espectro de respuesta registrado en suelo, observándose amplitudes y contenidos frecuenciales muy similares. Además, se presentan en las Figuras 4.30 y 4.31 el espectro de amplificación y la gráfica de aceleración máxima contra profundidad respectivamente. En los espectros de amplificación se observa que el período predominante de la respuesta del suelo es del orden de 0.25 seg, coincidiendo con el periodo predominante de la señal en roca (0.20 seg). Lo anterior implica la posibilidad de presentarse amplificaciones por resonancia. ESPECTRO DE RESPUESTA CALIBRACION PERFORACION 1

D = 5%

0.08 0.07 0.06

Sa(g)

0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Pe riodo (seg) 30 m

40 m

50 m

60 m

100 m

CBUC1 (R)

CBUC2 (S)

Figura 4.28. Análisis de sensibilidad para la determinación de la profundidad del basamento rocoso.


231


ESPECTRO DE RESPUESTA CALIBRACION PERFORACION 1

D = 5%

0.3

0.9

0.08 0.07 0.06

Sa(g)

0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 0.0

0.1

0.2

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

1.0


CBUC2 (S)

Z2E (S)

Figura 4.29. Espectros de respuesta en roca y suelo para modelo dinámico representativo en la Abanico de Bucaramanga (Zona 3)

ESPECTRO DE AMPLIFICACION CALIBRACION PERFORACION 1 8 7

Amplificacio

6 5 4 3 2 1 0 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Periodo (seg)

Figura 4.30. Espectro de amplificación para modelo dinámico representativo en la Abanico de Bucaramanga (Zona 3)


232


PROFUNDIDAD vs Amáx CALIBRACION PERFORACION 1 0.000

0.002

0.004

0.006

0.008

0.010

0.012

0.014

0.016

0.018

0.020

0 5 10

Profundidad (m)

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Aceleración Máxima, Amáx ( g )

Figura 4.31. Variación de la aceleración con la profundidad para modelo dinámico representativo en la Abanico de Bucaramanga (Zona 3)

Cabe anotar que durante la ejecución de la Perforación 1 no se pudo detectar claramente el Miembro Finos de la Formación Bucaramanga, debido a que éste se localiza hacia la parte occidental de la Abanico de Bucaramanga (Zona 3). Esto está de acuerdo con los criterios geológicos en lo referente a que el Miembro Finos aumenta de espesor hacia el occidente de la abanico, mientras que el Miembro Gravoso se hace más delgado. Sin embargo se estima que una pequeña capa de este material se pudo encontrar entre los 29 y 31 metros de profundidad, en donde no hubo recuperación de material para su caracterización geotécnica debido a dificultades en el muestreo. Para tener en cuenta la existencia del Miembro Finos, se analizó un modelo en donde apareciera este material en su máximo espesor, estimado en 15 metros (sector occidental de la Zona 3), y se utilizó el modelo de calibración planteado en la Tabla 4.13. En la Figura 4.32 se presenta el espectro de respuesta en suelo para el sector oeste, comparado con el obtenido anteriormente para el sector este, observándose diferencias mínimas entre estos dos modelos. Además, como el sector este obedece a un perfil dado por la ejecución de la Perforación 1, se escoge dicho modelo de calibración como definitivo (ver Tabla 3) para la Zona Geotécnica 3, representativa de la zona de la Abanico de Bucaramanga.


233


1

PROF. (m) 0a5

2

5 a 20

3

20 a 35

4

35 a 50

5

50

CAPA

DESCRIPCION LITOLOGICA Miembro Limos Rojos Miembro Gravoso Miembro Finos Miembro Organos Basamento (Roca)

IP (%) 15

γt (ton/m³) 1.60

Vs (m/seg) 450

20

2.30

800

30

2.00

900

10

2.15

1300

-

2.40

2000

Tabla 4.13 Perfil del Subsuelo para el Sector Oeste de la Abanico de Bucaramanga

Debido a que las deformaciones por corte que se generan en el subsuelo son del -6 -5 orden de 10 a 10 , se concluye que el modelo de calibración definido anteriormente se comporta dentro del rango seudo-elástico para los niveles de aceleración usados (Sismo del Nido de Bucaramanga, Marzo 7 de 1997). Esto indica que tanto las propiedades geodinámicas básicas (Gmax Vs γt), así como la geometría del perfil del subsuelo usado reproducen consistentemente las características del depósito para condiciones elásticas. Para forzar a los materiales del depósito a que se comporten dentro del rango plástico, se someterá el perfil de calibración al mismo sismo obtenido en superficie (estación CBUC2), escalado a 0.15g. Posteriormente, se comparó el espectro de respuesta en roca obtenido por deconvolución con el registro de la estación CBUC1 en roca, éste último escalado al factor de amplificación (aceleración máxima en roca calculada sobre la registrada en roca). Para este caso, dicho factor es del orden de 28. Los resultados de la deconvolución se presenta en la Figura 4.33, observándose gran similitud en la forma espectral y verificándose que los periodos predominantes oscilan alrededor de 0.2 seg. En esta oportunidad las deformaciones máximas -4 -3 obtenidas en el suelo (del orden de 10 a 10 ) indican que el comportamiento esfuerzo-deformación de los materiales se encuentra en el rango plástico, de acuerdo con las curvas de degradación de módulos y amortiguamiento empleadas (ver numeral de Caracterización Dinámica). Se estima entonces que el modelo empleado es representativo del comportamiento dinámico de esta zona en particular.


234


ESPECTRO DE RESPUESTA CALIBRACION ZONA MESETA DE B/MANGA

D = 5%

0.08 0.07 0.06

Sa(g)

0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Periodo (seg) Z2E (S)

Z2W (S)

Figura 4.32. Comparación de la respuesta dinámica en suelo para el sector de la Abanico de Bucaramanga correspondiente a la zona este y oeste (Zona 3). ESPECTROS DE RESPUESTA DECONVOLUCION EN ROCA CALIBRACION ZONA MESETA DE B/MANGA

D = 5%

0.80 0.70 0.60

Sa (g)

0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Pe riodo (se g) SEÑAL ESCALADA (R)

Z2E (R)

Z2W (R)

Figura 4.33. Calibración de la respuesta dinámica en el rango plástico mediante deconvolución de la señal para el sector de la Abanico de Bucaramanga (Zona 3)


235


4.4.4 Calibración sector oriental de la cabecera municipal de Girón Teniendo en cuenta la información obtenida a través de la cartografía geológica, documentación geotécnica, estudios de refracción sísmica y los sismos registrados en las estaciones CBUC1 y CBUC4, se procedió a realizar la calibración de la respuesta dinámica del subsuelo en el sector del valle aluvial del Río Frío, en la cabecera oriental de Girón, correspondiente a la Zona 6 de acuerdo al Mapa Geotécnico (Terrazas Aluviales) y descrita anteriormente. En la Tabla 4.14 se muestra de forma simplificada el perfil del subsuelo promedio utilizado para efectos de calibración, así como sus respectivas propiedades.

1

PROF. (m) 0 a 10

2

10 a 40

3

??

CAPA

DESCRIPCION LITOLOGICA Terraza Aluvial Miembro Organos Roca

γt (ton/m³) 2.0

Vs (m/seg) 500

2.15

1200

2.4

2000

Tabla 4.14. Perfil Geotécnico en el Municipio de Girón

La Figura 4.34 presenta los espectro de respuesta registrado en suelo y el obtenido mediante el modelo de calibración correspondiente al Sismo de Betulia. Se observa que el modelo planteado se compara adecuadamente con los registros obtenidos, dando un periodo predominante del orden de 0.20 seg. Las Figuras 12 y 13 presentan el espectro de amplificación y de aceleración máxima contra profundidad para dicho sismo.


236


ESPECTRO DE RESPUESTA CALIBRACION SECTOR GIRON

D = 5%

0.08 0.07 0.06

Sa(g)

0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0


CBUC4 (S)

Girón (S)

Figura 4.34. Espectros de respuesta en roca y suelo para modelo dinámico representativo en la cabecera oriental de Girón (Zona 6)

ESPECTRO DE AMPLIFICACION CALIBRACION SECTOR GIRON 8 7

Amplificacion

6 5 4 3 2 1 0 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Periodo (seg)

Figura 4.35 Espectro de amplificación para modelo dinámico representativo en la cabecera oriental de Girón (Zona 6)


237


PROFUNDIDAD vs Amáx CALIBRACION SECTOR GIRON 0.000

0.002

0.004

0.006

0.008

0.010

0.012

0.014

0.016

0.018

0.020

0 5

Profundidad (m

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Acele ración M áxima, Amáx ( g )

Figura 4.36. Variación de la aceleración con la profundidad para modelo dinámico representativo en la cabecera oriental de Girón (Zona 6)

4.4.5 Calibración sector norte de la cabecera municipal de Piedecuesta Teniendo en cuenta la información obtenida a través de la cartografía geológica, documentación geotécnica, estudios de refracción sísmica y los sismos registrados en las estaciones CBUC1 y CBUC5, se procedió a realizar la calibración de la respuesta dinámica del subsuelo en el sector de los flujos de piedemonte, hacia la parte norte de la cabecera municipal de Piedecuesta, correspondiente a la Zona 5 de acuerdo al Mapa Geotécnico (Flujo de Escombros). En la Tabla 4.15 se presenta el perfil del subsuelo promedio utilizado para efectos de calibración, así como sus respectivas propiedades.

1

PROF. (m) 0a2

2

2 a 15

3

??

CAPA

DESCRIPCION LITOLOGICA Suelo Residual Flujo de Escombros Roca

γt (ton/m³) 1.7

Vs (m/seg) 300

2.0

450

2.4

2000

Tabla 4.15. Perfil Geotécnico en el Municipio de Piedecuesta

La Figura 4.37 presenta los espectro de respuesta registrado en suelo y el obtenido mediante el modelo de calibración correspondiente al Sismo de Betulia. Se observa que el modelo planteado presenta forma espectral similar al del registro obtenido en superficie, dando periodos predominantes entre 0.15 y 0.20 seg. Las Figuras 4.38 y


238


4.39 presentan el espectro de amplificación y de aceleración máxima contra profundidad para dicho sismo. ESPECTRO DE RESPUESTA CALIBRACION SECTOR PIEDECUESTA

D = 5%

0.08 0.07 0.06

Sa(g)

0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Periodo (seg) Piedecuesta (S)

CBUC1 (R)

CBUC5 (S)

Figura 4.37. Espectros de respuesta en roca y suelo para modelo dinámico representativo en la cabecera norte de Piedecuesta (Zona 5) ESPECTRO DE AMPLIFICACION CALIBRACION SECTOR PIEDECUESTA 8 7

Amplificacion

6 5 4 3 2 1 0 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Periodo (seg)

Figura 4.38. Espectro de amplificación para modelo dinámico representativo en la cabecera norte de Piedecuesta (Zona 5)


239


PROFUNDIDAD vs Amáx CALIBRACION SECTOR PIEDECUESTA 0.000

0.002

0.004

0.006

0.008

0.010

0.012

0.014

0.016

0.018

0.020

0 5 10

Profundidad (m)

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Aceleración M áxima, Amáx ( g )

Figura 4.39. Variación de la aceleración con la profundidad para modelo dinámico representativo en la cabecera norte de Piedecuesta (Zona 5) ESPECTRO DE RESPUESTA CALIBRACION SECTOR CAÑAVERAL

D = 5%

0.08 0.07 0.06

Sa(g)

0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Pe riodo (se g) CBUC1 (R)

CBUC6 (S)

Cañaveral (S)

Figura 4.40. Espectros de respuesta en roca y suelo para modelo dinámico representativo en el Sector de Cañaveral


240


4.4.6 Calibración sector Cañaveral Teniendo en cuenta la información obtenida a través de la cartografía geológica, documentación geotécnica, estudios de refracción sísmica y los sismos registrados en las estaciones CBUC1 y CBUC6, se procedió a realizar la calibración de la respuesta dinámica del subsuelo en el sector de Cañaveral, localizado al sur del área urbana de Bucaramanga y hacia el occidente de Floridablanca, correspondiente a la Zona 5 de acuerdo al Mapa Geotécnico (Flujo de Escombros). Dicho sector se caracteriza por ser un depósito de edad terciaria, con presencia de grandes bloques (R>20m) embebidos en una matriz arenosa fina y densa. En la Tabla 4.16 se muestra de forma simplificada el perfil del subsuelo promedio utilizado para efectos de calibración, así como sus respectivas propiedades.

1

PROF. (m) 0 a 15

2

??

CAPA

DESCRIPCION LITOLOGICA Flujo de Escombros Roca

γt (ton/m³) 2.1 2.4

Vs (m/seg) 800 2000

Tabla 4.16. Perfil Geotécnico en el Sector de Cañaveral

La Figura 4.40 presenta el espectro de respuesta registrado en suelo y el obtenido mediante el modelo de calibración correspondiente al Sismo de Betulia. Se observa que el modelo planteado se comporta bien de acuerdo con los registros obtenidos, dando un periodo predominante del orden de 0.20 seg. Las Figuras 4.41 y 4.42 presentan el espectro de amplificación y de aceleración máxima contra profundidad para dicho sismo. Se aprecia que el espectro obtenido es muy similar al de entrada en roca. El registro en superficie muestra deamplificación en la zona de periodos entre 0.1 y 0.3 seg. Una posible explicación para este comportamiento particular se puede encontrar en las características dinámicas de la matriz del depósito (i.e. arena), la cual actúa como disipador de la energía sísmica. Dada la falta de información para una mejor caracterización de los materiales de esta zona, se asume el perfil con las características mencionadas en la Tabla 7, que adicionalmente proporciona un margen de seguridad mayor para esta zona en particular.


241


ESPECTRO DE AMPLIFICACION CALIBRACION SECTOR CAÑAVERAL 8 7

Amplificaci

6 5 4 3 2 1 0 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Periodo (seg)

Figura 4.41. Espectro de amplificación para modelo dinámico representativo en el Sector Cañaveral

PROFUNDIDAD vs Amáx CALIBRACION SECTOR CAÑAVERAL 0.000

0.002

0.004

0.006

0.008

0.010

0.012

0.014

0.016

0.018

0.020

0 5 10

Profundidad

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Ace le ración M áxima, Amáx ( g )

Figura 4.42. Variación de la aceleración con la profundidad para modelo dinámico representativo en el Sector Cañaveral


242


4.5

Respuesta sísmica mediante modelos unidimensionales

4.5.1 Parámetros definidos para la modelación de cada zona Según las características geológicas, geofísicas y geotécnicas de la ciudad, se han tipificado algunas zonas como representativas para el cálculo de la respuesta dinámica, según el Mapa Geotécnico Plano 3.5. En la Figura 4.43 se hace un esquema general que sirve de ilustración para la caracterización de las zonas tomadas para la modelación.

MESETA DE BUCARAMANGA 3-5 m Limos Rojos

10-25 m Gravoso

Hasta 15 m Finos

50 m

GIRÓN Organos 15 - 30 m

10 m

Aluvial

20 - 30 m

Basamento

Figura 4.43 Esquema general de la zona de estudio

Zona 1: Roca. Conformada básicamente por roca de las Formaciones Girón y Neis de Bucaramanga. El modelo para esta zona se definió con las características que se mencionan en la Tablas 4.17 y 4.18 Descripción Suelo Residual Roca

Espesor 3.5

γt 3 (Ton/m ) 1.85 2.40

Vs (m/s) 1000 2000

Curva de Degradación usada Limos Rojos Roca

Tabla 4.17 Modelo usado para la Zona 1G – Formación Girón


243


Descripción

Espesor

Suelo Residual Roca

10.0

γt 3 (Ton/m ) 1.85 2.40

Vs (m/s) 700 2000

Curva de Degradación usada Limos Rojos Roca

Tabla 4.18 Modelo usado para la Zona 1N – Formación Neis de Bucaramanga

Zona 2: Abanico de Bucaramanga. En esta zona se encuentra asentada la población del municipio de Bucaramanga. Las características dinámicas utilizadas para la modelación se mencionan en la Tabla 4.19. Descripción

Espesor

Limos Rojos Gravoso Organos Roca

3.0 27.0 20.0

γt 3 (Ton/m ) 1.60 2.30 2.15 2.40

Vs (m/s) 450 800 1300 2000

Curva de Degradación usada Limos Rojos Gravoso Organos Roca

Tabla 4.19 Modelo usado para la Zona 2 – Abanico de Bucaramanga

Zona 3: Bad Lands. Consiste básicamente en la Formación Organos afectada por procesos erosivos. En la Tabla 4.20 se observan las características definidas para esta zona. Descripción

Espesor

Organos Roca

30.0

γt 3 (Ton/m ) 2.15 2.40

Vs (m/s) 1300 2000

Curva de Degradación usada Organos Roca

Tabla 4.20 Modelo usado para la Zona 3 – Bad lands

Zona 4: Flujos de escombros. En esta zona se encuentran los municipios de Piedecuesta y Florida. En la Tabla 4.21 se observan las características definidas para esta zona. Descripción

Espesor

Suelo Residual Flujo de Escombros Roca

2.0 13.0

γt 3 (Ton/m ) 1.70 2.00 2.40

Vs (m/s) 300 450 2000

Curva de Degradación usada Limos Rojos Gravoso Roca

Tabla 4.21 Modelo usado para la Zona 4 – Flujo de Escombros

Zona 5: Terrazas Bajas y Medias. En esta zona se encuentran parte de municipio de Girón y el Valle Aluvial del rio Frío. Las características definidas para esta zona se observan en la Tabla 4.22


244


Descripción

Espesor

Aluvial Organos Roca

10.0 30.0

γt 3 (Ton/m ) 2.00 2.15 2.40

Vs (m/s) 500 1200 2000

Curva de Degradación usada Gravoso Organos Roca

Tabla 4.22 Modelo usado para la Zona 5 – Terrazas Bajas y Medias

Zona 6: Llenos. Las características definidas para esta zona se observan en la Tabla 4.23. Descripción

Espesor

Llenos Gravoso Organos Roca

12.5 17.5 20.0

γt 3 (Ton/m ) 1.70 2.30 2.15 2.40

Vs (m/s) 300 800 1300 2000

Curva de Degradación usada Arenas Sueltas Gravoso Organos Roca

Tabla 4.23 Modelo usado para la Zona 6 – Llenos

Zona 7: Cañaveral. Debido a que pertenece a la zona de Flujos de Escombros, pero las características son diferentes a las definidas en dicha zona, se decidió hacer una consideración especial y dejarla como zona independiente. Las características definidas para esta zona se observan en la Tabla 4.24. Descripción

Espesor

Flujo de Escombros Roca

15.0

γt 3 (Ton/m ) 2.10 2.40

Vs Curva de Degradación usada (m/s) 800 Gravoso 2000 Roca

Tabla 4.24 Modelo usado para la Zona 7 – Cañaveral

4.5.2 Respuesta dinámica para las diferentes zonas Las Figuras 4.44 a 4.51 muestran los espectros de respuesta obtenidos para cada zona, teniendo en cuenta los sismos seleccionados para los escenarios provenientes de la Falla de Bucaramanga-Santa Marta y la Falla Frontal. Además en cada una de las Figuras se puede observar el espectro de respuesta promedio y el espectro de diseño.


245


ESPECTRO DE RESPUESTA ZONA 1GIRON MODELO FALLA B/M ANGA

D = 5%

2.00 1.75

1.50

Sa(g)

1.25

1.00 0.75 0.50

0.25 0.00 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5


Friuli

Helena

Mammoth

Umbria

Whittier

Prom.Bmanga

Esp_Bmanga

ESPECTRO DE RESPUESTA ZONA 1GIRON MODELO FALLA FRONTAL

D = 5%

2.00 1.75 1.50

Sa(g)

1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Periodo (seg) Loma Prieta Montenegro

Pretolia Prom.Frontal

Duzce Esp_Frontal

Figura 4.44. Espectro de respuesta, espectro promedio y espectro de diseño para la Zona 1G


246


ESPECTRO DE RESPUESTA ZONA 1NEIS MODELO FALLA B/M ANGA

D = 5%

2.00

1.75

1.50

Sa(g)

1.25

1.00

0.75

0.50

0.25

0.00 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5


Friuli

Helena

Mammoth

Umbria

Whittier

Prom.Bmanga

Esp_Bmanga

ESPECTRO DE RESPUESTA ZONA 1NEIS MODELO FALLA FRONTAL

D = 5%

2.00 1.75 1.50

Sa(g)

1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5


Pretolia

Duzce

Montenegro

Prom.Frontal

Esp_Frontal

Figura 4.45. Espectro de respuesta, espectro promedio y espectro de diseño para la Zona 1N


247


ESPECTRO DE RESPUESTA ZONA 2E MODELO FALLA B/M ANGA

D = 5%

2.50 2.25 2.00 1.75

Sa(g)

1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5


Friuli

Helena

Mammoth

Umbria

Whittier

Prom.Bmanga

Esp_Bmanga

ESPECTRO DE RESPUESTA ZONA 2E MODELO FALLA FRONTAL

D = 5%

2.50 2.25 2.00 1.75

Sa(g)

1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5


Pretolia

Duzce

Montenegro

Prom.Frontal

Esp_Frontal

Figura 4.46. Espectro de respuesta, espectro promedio y espectro de diseño para la Zona 2


248


ESPECTRO DE RESPUESTA ZONA 3 MODELO FALLA B/MANGA

D = 5%

2.50 2.25 2.00 1.75

Sa(g)

1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5


Friuli

Helena

Mammoth

Umbria

Whittier

Prom.Bmanga

Esp_Bmanga

ESPECTRO DE RESPUESTA ZONA 3 MODELO FALLA FRONTAL

D = 5%

2.50 2.25 2.00 1.75

Sa(g)

1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5


Pretolia

Duzce

Montenegro

Prom.Frontal

Esp_Frontal



249


ESPECTRO DE RESPUESTA ZONA 4 MODELO FALLA B/M ANGA

D = 5%

2.50 2.25 2.00 1.75

Sa(g)

1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Coalinga

Friuli

Helena

Mammoth

Umbria

Whittier

Prom.Bmanga

Esp_Bmanga

Periodo (seg)


D = 5%

2.50 2.25 2.00 1.75

Sa(g)

1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0

0.5 Loma Prieta Montenegro

1.0

1.5 Periodo (seg) Pretolia Prom.Frontal

2.0

2.5

Duzce Esp_Frontal



250


ESPECTRO DE RESPUESTA ZONA 5 MODELO FALLA B/M ANGA

D = 5%

2.50 2.25 2.00 1.75

Sa(g)

1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Periodo (seg) Coalinga Umbria

Friuli Whittier

Helena Prom.Bmanga

Mammoth Esp_Bmanga


D = 5%

2.50 2.25 2.00 1.75

Sa(g)

1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5



Duzce Esp_Frontal



251



D = 5%

2.50 2.25 2.00 1.75

Sa(g)

1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5


Friuli

Helena

Mammoth

Umbria

Whittier

Prom.Bmanga

Esp_Bmanga


D = 5%

2.50 2.25 2.00 1.75

Sa(g)

1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5



Duzce Esp_Frontal



252



D = 5%

2.50 2.25 2.00 1.75

Sa(g)

1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5


Friuli

Helena

Mammoth

Umbria

Whittier

Prom.Bmanga

Esp_Bmanga


D = 5%

2.50 2.25 2.00 1.75

Sa(g)

1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5



Duzce Esp_Frontal



253


4.6

CONSIDERACIONES ESPECIALES

Debido a la cercanía de lineamientos de fallas sísmicamente activas que atraviesan partes del Área Metropolitana de Bucaramanga (i.e. Fallas Bucaramanga – Santa Marta, Suárez), se pueden esperar deformaciones superficiales del terreno, como expresión del movimiento de la falla durante su rompimiento. La característica de este movimiento es un pulso de largo período que podría afectar especialmente edificaciones de altura considerable, así como en general estructuras con período de vibración fundamental alto. Se recomienda seguir estudios especiales para atender el diseño de este tipo de edificaciones. Igualmente el diseño de líneas vitales que atraviesen dichas zonas deben seguir consideraciones especiales. La zona 1A que corresponde a las estribaciones de la Mesa de Ruitoque debe seguir consideraciones adicionales por la posible caída de bloques durante un sismo. Diseños en la zona 3B, que corresponde a un corredor de 100 metros del borde de la abanico de Bucaramanga (flancos sur-occidente-norte) debe tener consideraciones especiales por posibles efectos topográficos y en general por la susceptibilidad de desprendimiento de material de las laderas durante un evento sísmico. Las zonas 6B y 7 del Mapa Geotécnico corresponden a la zona de Valles afectados por los ríos (rondas del río) y Depósitos coluviales, respectivamente. Teniendo en cuenta que estas zonas son especiales en cuanto a la habitabilidad y la recomendación es darles un uso del suelo diferente a la construcción de vivienda, no se llevó a cabo ningún tipo de modelación dinámica, ni se analizaron para ellas espectros de diseño. La zona de cañaveral, muestra posibles deamplificaciones en aceleración del movimiento sísmico en superficie, con respecto a la señal en roca. Esto se debe a la presencia de grandes bloques embebidos en una matriz de arena fina muy densa, que puede hacer las veces de amortiguadores de las ondas sísmicas. No obstante el espectro propuesto en este estudio para esta zona se estima conservativo Existen llenos no cartografiados en este estudio para recomendaciones espectrales aquí descritas deben aplicar.

los

cuales

las

Las zonas atravesadas por corredores de falla dentro de los macizos rocosos deben considerarse como especiales para el diseño debido a los posibles desplazamientos en superficie generados por el movimiento de la fallas durante un sismo, así como la eventual caída de bloques.


254


CAPITULO 5

ZONIFICACIÓN SISMOGEOTÉCNICA INDICATIVA

De acuerdo con los modelos del subsuelo escogidos para las diferentes zonas geotécnicas, así como los dos diferentes escenarios sísmicos propuestos, a continuación en las Figuras 5.1 y 5.2 se muestran los espectros de diseño obtenidos. Para efectos de comparación se incluye el espectro del NSR98 construido para suelo S1, por ser este el que en la actualidad se usa para casi la totalidad del área metropolitana de Bucaramanga. Para el escenario sísmico correspondiente a la falla de Bucaramanga (Figura 5.1), se pueden precisar algunos aspectos. Dentro de las 7 zonas propuestas, desde el punto de vista de respuesta dinámica (Sección 4.5.1), se puede apreciar que existen 3 grupos de respuesta espectral similar, tanto en amplitud y forma. Un primer grupo reúne las respuestas espectrales de las zonas de roca pura, suelos residuales sobre roca sana 1G, 1N, 3 y 7, y se caracteriza por tener aceleraciones espectrales hasta 0.50g y agrupar a los estratos más rígidos desde el punto de vista geotécnico (i.e. roca). El segundo grupo está compuesto por las zonas 2, 4 y 5, con aceleraciones hasta de 0.9g; aquí está incluida la mayoría del área construida, que se cimienta sobre depósitos de suelo rígido. El espectro para las zonas de llenos, resulta ser un caso especial y presenta las mayores aceleraciones esperadas (1.20g). Igualmente, el escenario sísmico correspondiente a la falla Frontal (figura 5.2) muestra los mismos 3 grupos, discutidos anteriormente, en términos de respuesta espectral similar tanto en amplitud y forma. El primer grupo reúne las respuestas espectrales de las zonas de roca pura, 1G, 1N, 3 y 7, con aceleraciones de hasta 0.60g. Un segundo grupo comprende las zonas 2, 4 y 5 que tienen aceleraciones de hasta 1.00g. El espectro para las zonas de llenos tiene aceleraciones hasta de 1.25g.


255


ESPECTRO DE RESPUESTA MODELO FALLA B/MANGA

D = 5%

1.50

1.25

Sa(g)

1.00

0.75

0.50

0.25

0.00 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Periodo (seg) R

Z-1G

Z-1N

Z-2E

Z-3

Z-4

Z-5

Z-6

Z-7

NSR98

Figura 5.1 Espectros de diseño para diferentes zonas compatibles con escenario sísmico falla de Bucaramanga – Santa Marta. ESPECTRO DE RESPUESTA MODELO FALLA FRONTAL

D = 5%

1.50

1.25

Sa(g)

1.00

0.75

0.50

0.25

0.00 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Periodo (seg) R

Z-1G

Z-1N

Z-2E

Z-3

Z-4

Z-5

Z-6

Z-7

NSR98

Figura 5.2 Espectros de diseño para diferentes zonas compatibles con escenario sísmico falla Frontal.


256


De acuerdo con la agrupación propuesta anteriormente los espectros son resumidos convenientemente para cada uno de los escenarios sísmicos y se muestran en las Figuras 5.3 y 5.4. Aún cuando se escogieron dos escenarios sísmicos posibles, la Figura 5.4 muestra que los espectros calculados para la falla de Frontal contienen a los espectros obtenidos para la falla Bucaramanga-Santa Marta para zonas equivalentes. Este hecho simplifica significativamente la determinación de las fuerzas por sismo a considerarse en el diseño. Los espectros propuestos como parte de la zonificación sismogeotécnica indicativa del Área Metrpolitana de Bucaramanga se presentan en la Figura 5.5. ESPECTROS DE DISEÑO PROPUESTOS ESCENARIO FALLA B/MANGA

D = 5%

1.50

1.25

Sa(g)

1.00

0.75

0.50

0.25

0.00 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Periodo (seg) Z-2,4,5

Z-R,1G,1N,3,7

Z-6

NSR98

Figura 5.3 Espectros de diseño para zonas de similar respuesta dinámica compatibles con escenario sísmico falla Bucaramanga – Santa Marta.


257


ESPECTROS DE DISEÑO PROPUESTOS ESCENARIO FALLA FRONTAL

D = 5%

1.50

1.25

Sa(g)

1.00

0.75

0.50

0.25

0.00 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Periodo (seg) Z-2,4,5

Z-R,1G,1N,3,7

Z-6

NSR98

Figura 5.4 Espectros de diseño para zonas de similar respuesta dinámica compatibles con escenario sísmico falla Frontal. ESPECTROS DE DISEÑO PROPUESTOS AREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA

D = 5%

1.50

1.25

Sa(g)

1.00

0.75

0.50

0.25

0.00 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Periodo (seg)

ZONA 1

ZONA 2

ZONA 3

NSR98

Figura 5.5 Espectros de diseño propuestos para el Área Metropolitana de Bucaramanga.


258


En total son tres zonas de respuesta dinámica diferente para las cuales se pueden hacer las siguientes observaciones: Zona 1 - Roca: Esta zona comprende los depósitos de roca correspondientes a la formación Girón (1G) y cualquier depósito que se pueda considerar como roca pura (R). Los depósitos considerados como roca blanda y/o suelos residuales competentes sobre manto rocoso, comprende las zonas identificadas como 1N, 3 y 7. Tienen una forma espectral y aceleraciones máximas similares a lo propuesto por la NSR98. Zona 2 – Suelo Rígido: donde se encuentra la mayor parte de la población del área metropolitana de Bucaramanga, y corresponde a depósitos de suelo rígido y reúne las zonas 2, 4 y 5. Presenta aceleraciones espectrales máximas considerablemente altas. Dicha forma espectral, así como los valores máximos están en concordancia con la propuesta de la norma UBC97 para sitios donde efectos de campo cercano son esperados; tal y como podría ser el caso del Área Metropolitana de Bucaramanga. Zona 3 - Llenos: corresponde a los llenos (6), que deben tener consideraciones especiales, dadas las aceleraciones espectrales tan altas obtenidas. Es pertinente mencionar que los datos geotécnicos para caracterizar estas zonas son muy pobres y como tal la incertidumbre de su respuesta dinámica es bastante elevada. Sin embargo, es de anotar que el espectro propuesto aquí ha sido reducido en su amplitud máxima. Es también importante aclarar que pueden existir llenos de menor tamaño que no han sido cartografiados. Existen 2 zonas adicionales para las cuales no se derivó un espectro de respuesta debido a que se encuentran en zonas de áreas restringidas para su uso en edificación como son la zona de coluviones y las rondas de los ríos. La Tabla 5.1 resume los valores característicos para la construcción de los espectros de respuesta para cada una de las tres zonas propuestas. Se ha buscado la definición del menor número de parámetros para definir las curvas, de manera que sea más fácil su construcción y manejo. Cinco variables son necesarias para obtener los espectros, a saber: Am corresponde al valor de máxima aceleración del terreno (T=0s), Sm es el valor máximo de aceleración espectral correspondiente a la parte plana del espectro, To y Tc son los períodos que definen el inicio y la terminación de la parte plana del espectro y TL es el periodo despues del cual las aceleraciones espectrales son constantes a un valor de Am/4. La Figura 5.6 muestra esquemáticamente la forma espectral de diseño definida para este estudio, junto con las ecuaciones que definen cada porción del espectro. El Plano No 5.1 presenta las diferentes zonas sismogeotécnicas definidas en el presente estudio, incluyendo sus respectivos espectros y la forma esquemática para su construcción.


259


Finalmente la Tabla 5.2 muestra la correspondencia de las zonas definidas en zonificación sismogeotécnica con aquella definidas en la zonificación geotécnica y la modelación dinámica. Zona 1 Roca 0.10 0.50 4.00 0.30 0.63

To (s) Tc (s) TL (s) Am (g) Sm (g)

Zona 2 Suelo Rígido 0.05 0.40 3.60 0.40 0.90

Zona 3 Llenos 0.15 0.50 4.00 0.65 1.25

Tabla 5.1 Parámetros de control para la construcción de espectros de diseño propuestos para el Área Metropolitana de Bucaramanga.

CONSTRUCCIÓN ESPECTRO DE DISEÑO

D = 5%

Sa = Sm Sm

Sa(g)

Sa =

 S − Am S a = Am +  m  To

S m ×Tc T

 T 

Am

Sa =

To

Tc

Periodo (seg)

Am 4

TL

Figura 5.6 Representación esquemática para la construcción de espectros de diseño propuestos para el Área Metropolitana de Bucaramanga.


260


Zona Sísmica Plano No 5.1

Nombre

Zona 1

Roca

Zona 2 Zona 3 Ronda de rio Coluviones

Suelo Rígido Llenos

Zona Modelación Dinámica (Sección 4.5) 1G, R,1N, 3, 7 2, 4, 5 6

Zona Geotécnica Plano No 3.5 1 A, 1B, 1C, 2 A, 2B, 4 A, 4B, 4C, 8 A, 8B 3 A, 3B, 5, 6 A 9 6B 7

Color Verde Naranja Rojo Azul Cafe claro

Tabla 5.2 Correspondencia de zonas sismogeotécnicas, con zonificación geotécnica y de modelación dinámica.

Es importante comentar, a la luz de los resultados de este estudio, sobre los espectros obtenidos, en especial para la Zona 2 (suelo rígido). De acuerdo con la norma NSR98, los depósitos en el área metropolitana de Bucaramanga están considerados como suelo tipo S1. Tradicionalmente, esto implicaría que las amplificaciones esperadas fueran bajas e incluso despreciables. No obstante, estudios recientes han demostrado, que sitios considerados como roca registran amplificaciones importantes debido a variaciones en la rigidez del material (Boore & Joyner.1997). Lo anterior, unido a la información obtenida en registros acelerográficos de sismos reales en el área metropolitana de Bucaramanga validan los resultados obtenidos en este estudio. Asimismo, las amplificaciones obtenidas, también obedecen a coincidencia de los períodos de respuesta fundamentales de los depósitos en la zona (i.e. 0.2 sec) y aquellos de los acelerogramas de diseño, por las condiciones específicas de los escenarios sísmicos que afectan la zona.

5.1

Uso de Acelerogramas de Diseño para Análisis Estructural

La Norma NSR98, cuando hace alusión al cumplimiento con el objeto establecido en el Artículo de la ley 400 de 1997, especifica que: “…Una edificación diseñada siguiendo los requisitos de este Reglamento, debe ser capaz de resistir, además de las fuerzas que le impone su uso, temblores de poca intensidad sin daño, temblores moderados sin daño estructural , pero posiblemente con algún daño a los elementos no estructurales y un temblor fuerte con daños a elementos estructurales y no estructurales pero sin colapso.” Lo anterior visto en términos Sismológicos y de Ingeniería Sísmica es lo que se conoce como el diseño estructural por capacidad. En este caso específico se están sugiriendo tres (3) escenarios sísmicos posibles (i.e. temblor de poca intensidad, moderados y temblor fuerte) y tres (3) posibles niveles de daño estructural (i.e. no daño, sin daño estructural, pero con algún daño a los elementos no estructurales, y daños a elementos estructurales y no estructurales pero sin colapso). Esto sin embargo no se aplica en la práctica, puesto que la NSR98 sólo propone un escenario sísmico posible, en términos de un espectro de respuesta de


261


aceleraciones, anclado a un valor constante de amenaza para el sitio bajo estudio y escalado con una forma espectral fija para diferentes tipo de suelo. Existen ejemplos de códigos en el mundo para los cuales son propuestos diferentes escenarios sísmicos (i.e. España, Portugal, China). Definir más de un escenario sísmico puede ser necesario cuando al evaluar la amenaza de un sitio se encuentra que ésta puede ser controlada por diferentes fuentes, con diferentes características (i.e. magnitud máxima probable, tasa de actividad, distancia al sitio), que en últimas se traduce en diferentes características de movimiento del terreno en el sitio bajo cuestión (i.e. aceleración máxima, duración, contenido de energía y frecuencias). Es así como el movimiento del terreno producto de un sismo de una fuente lejana se espera en general que tenga unos niveles de aceleración menores, bajas frecuencias predominantes y 1 duraciones más cortas que los producidos por un sismo de fuente cercana. A lo largo del capítulo anterior se pudo observar que para el Área Metropolitana de Bucaramanga existen dos claros escenarios sísmicos: Un temblor proveniente de la falla Bucaramanga – Santa Marta (fuente cercana) y otro temblor que se produzca en la falla Frontal de los Llanos Orientales (fuente intermedia). Debido a las condiciones geotécnicas particulares de la zona (rocas y depósitos de suelo rígido) una fuente lejana no se tuvo en cuenta para efectos prácticos de diseño. Aun cuando existen dos escenarios sísmicos bien definidos que pueden afectar el área metropolitana de Bucaramanga, las condiciones sismo-geotécnicas particulares de la zona hace que el escenario sísmico predominante sea la Falla Frontal. Si los métodos de la fuerza horizontal equivalente y/o análisis modal simplificado son usados para evaluar las cargas por sismo en el análisis estructural, entonces se puede decir que el espectro de amenaza constante cubre efectivamente todas las posibilidades y son los presentados anteriormente. Sin embargo, en casos especiales donde el diseño requiera análisis de efectos dependientes del tiempo (i.e. evaluación del potencial de licuación, estructuras escenciales, irregulares en planta o elevación, edificaciones diseñados para altas ductilidades y/o con posibilidad de excitar modos superiores), se podrá hacer uso de los acelerogramas de diseño propuestos en este estudio ó adicionales que sean compatibles con los escenarios sísmicos presentados. Cualquier análisis que involucre el uso de los acelerogramas de diseño deberá hacerse por separado para cada uno de los registros propuestos para cada uno de los escenarios y por último escoger el caso más desfavorable. Si dentro del análisis, el ingeniero considera necesaria la construcción de acelerogramas sintéticos, estos deberían tener valores representativos de aquellos suministrados en las tablas 4.4 y 4.5, dependiendo del escenario sísmico bajo consideración, sin importar el método empleado para la generación de registros artificiales. 1

Depende de la definición de duración de movimiento fuerte empleada.


262


CONCLUSIONES

•

La ciudad de Bucaramanga está construida sobre un gran abanico aluvial originado principalmente por el arrastre y depositación de materiales de los diferentes ríos de la zona. El ápice del abanico aluvial de Bucaramanga actualmente se encuentra desplazado hacia el sur de su punto de origen (río Suratá), debido a la acción del sistema de fallas Bucaramanga-Santa Marta indicando actividad tectónica reciente (100 mil a 1 millón de años). La forma del abanico y su inclinación (2 a 3 grados hacia el suroccidente) refleja procesos erosivos por el levantamiento progresivo del bloque oriental (Macizo de Santander).

•

El Area Metropolitana de Bucaramanga se enmarca dentro de tres bloques tectónicos definidos por dos principales sistemas de fallamiento: Suárez y Bucaramanga-Santa Marta. El bloque Occidental está conformado por rocas sedimentarias de Edad Jurásica (180 a 135 millones de años) donde se ubica el Aeropuerto de Palonegro y toda el área de Lebrija. El bloque Central, sector donde se ubica la ciudad de Bucaramanga, está relacionado con los depósitos aluviales recientes (730.000 a 1 millón de años) del abanico de Bucaramanga, con un espesor aproximado es de 290 metros; Elbloque Oriental constituido por rocas ígneo-metamórficas, con Edades que van desde el Precámbrico (más de 600 millones de años) hasta el Paleozoico (500 a 225 millones de años) conformando el llamado Macizo de Santander.

•

La zonificación geotécnica dividió el área de estudio en nueve (9) zonas: la zona 1 caracterizada fundamentalmente por la presencia de rocas sedimentarias; la zona 2 la componen rocas igneas y metamórficas; la zona 3 conformada por limos rojos del abanico aluvial y escarpes de la meseta; la zona 4 caracterizada por la Formación Organos; la zona 5 conformada por flujos de escombros; la zona 6 por valles aluviales; la zona 7 caracterizada por depósitos de coluvión, la zona 8 susceptible a deslizamientos y la zona 9 por rellenos sueltos.

•

Utilizando microtrepidaciones los periodos obtenidos en el área Metropolitana de Bucaramanga están en el rango de 0.05 s hasta un poco mayores de 0.35 s, resultados que están acordes con los periodos obtenidos en registros de sismos en la ciudad. Al comparar estos resultados con los obtenidos en otras ciudades del país es fácil apreciar que la variación en los periodos es muy baja, lo cual nos da un indicador de la homogeneidad y la rigidez de los suelos de Bucaramanga.

•

Los mapas obtenidos a partir de microtrepidaciones, pueden ser considerados como zonificación dinámica preliminar de la zona de estudio, la cual debe ser


263


complementada con estudios geotécnicos y modelaciones más detalladas del comportamiento dinámico de los suelos. •

La red portátil local de acelerógrafos de Bucaramanga fué una herramienta muy valiosa en el estudio del comportamiento dinámico de los suelos de la ciudad.

•

En total son tres zonas de respuesta dinámica diferente para las cuales se pueden hacer las siguientes observaciones (Ver mapa de Zonificación Sismogeotécnica Indicativa): Zona 1 - Roca: Esta zona comprende los depósitos de roca correspondientes a la formación Girón (1G), cualquier depósito que se pueda considerar como roca pura (R), los depósitos considerados como roca blanda y/o suelos residuales competentes sobre manto rocoso, que comprende las zonas identificadas como 1N, 3 y 7. Teniendo una forma espectral y aceleraciones máximas similares a lo propuesto por la NSR98. Zona 2 – Suelo Rígido: donde se encuentra la mayor parte de la población del área metropolitana de Bucaramanga, y corresponde a depósitos de suelo rígido y reúne las zonas geotécnicas 2, 4 y 5. Presenta aceleraciones espectrales máximas considerablemente altas. Dicha forma espectral, así como los valores máximos están en concordancia con la propuesta de la norma UBC97 para sitios donde efectos de campo cercano son esperados; tal y como podría ser el caso del Área Metropolitana de Bucaramanga. Zona 3 - Llenos: corresponde a los llenos (6), que deben tener consideraciones especiales, dadas las aceleraciones espectrales tan altas obtenidas. Es pertinente mencionar que los datos geotécnicos para caracterizar estas zonas son muy pobres y como tal la incertidumbre de su respuesta dinámica es bastante elevada. Sin embargo, es de anotar que el espectro propuesto aquí ha sido reducido en su amplitud máxima. Es también importante aclarar que pueden existir llenos de menor tamaño que no han sido cartografiados.


264


RECOMENDACIONES •

Es importante destacar que este estudio se ha realizado a nivel Indicativo, por lo que amerita la ejecución de investigaciones especiales, algunas de las cuales se mencionan a continuación:

•

Realizar estudios de sismotectónica sobre las fuentes sismogénicas de influencia en la zona, con el fin de conocer en mejor detalle tasas de movimiento, longitudes de ruptura y magnitudes máximas probables, entre otras.

•

Vale la pena revisar a la luz del conocimiento geocientífico, los valores de amenaza sísmica, en especial el valor máximo de aceleración para el área metropolitana de Bucaramanga. Para esto es importante realizar análisis de amenaza teniendo en cuenta diferentes modelos de cálculo (área fuente, por ejemplo) y efectos de campo cercano.

•

Es importante implementar una red de acelerógrafos permanente en la ciudad con el fin de continuar con el monitoreo de movimiento fuerte; esta información permite conocer a nivel instrumental el comportamiento del suelo la cual conlleva a verificar los espectros de diseño propuestos.

•

Con el fin de mejorar la caracterización dinámica del subsuelo es necesaria la realización de algunos sondeos geotécnicos y ensayos in situ en algunas zonas de la ciudad.

•

Debido a los diferentes problemas de estabilidad presentes, se sugiere la realización de estudios detallados y la instrumentación de algunos taludes.

•

Es necesario iniciar un programa de información pública y educativa a través de medios de comunicación, entidades y colegios y mediante capacitación a nivel comunitario, que sin alarmar socialice la información y la forma de actuar en caso de terremoto.


265


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