Manizales, Diciembre 3 de 2008
El Campus El Cable de la Universidad Nacional de Colombia sede Manizales, se localiza en la Carrera 23 Nº 70-10. Su planta física, cedida a nuestra institución por Ferrocarriles Nacionales y declarada Monumento Histórico Nacional, es una preciosa construcción de bahareque construida en 1922, inicialmente concebida para albergar la estación Terminal del Cable Aéreo entre Manizales y Mariquita. Allí funcionan los programas curriculares de la Escuela de Arquitectura y Urbanismo.
Observa el Arq. Miguel Ángel Aguilar, que la construcción exigió la conformación de un lleno en el costado occidental según se advierte en el muro de la Calle 70 del mismo costado, un hecho que también se logró comprobar con los apiques del estudio de suelos, efectuados para este caso.
Los hechos
En la noche del pasado viernes 14 de Noviembre, en Manizales se presentó una lluvia generalizada, con características torrenciales y de carácter local en el costado oriental de la ciudad, la cual generó varios deslizamientos en laderas y taludes de Manizales, y flujos de lodo en sus vaguadas vecinas. Esta situación afectó, entre otros, el sector sur del Campus El Cable con la ocurrencia de un pequeño deslizamiento del orden de la media decena de metros cúbicos, y fisuras que anuncian el inicio de un fallamiento del mismo sector en una cuantía que podría comprometer una masa que triplicaría el volumen anterior. La falla del suelo se desarrolló sobre un fragmento de ladera con banqueo en la pata, sin relleno ni sobrecarga, a lo largo de un estrato de ceniza volcánica y por debajo del suelo orgánico. La grieta del fallamiento que se inició, permitió advertir en el lugar la bondad de un muro de contención construido sobre el lindero del Campus El Cable, el que cierra la Carrera 23 A en frente del # 66-08. Y justo allí, el deslizamiento destruyó una pared de garaje, de corta altura, que sin serlo presumía de muro de contención.
Figura 1. Ubicación del deslizamiento en el costado sur del Campus El Cable. Fuente: Arq. Gustavo Jiménez O.
El día siguiente, uno de los vecinos colindantes con el talud en cuestión, el Sr. Javier López Quintero, quien es propietario de la vivienda de la Carrera 23 B # 65-53, ingresó al Campus y advirtió sobre la ocurrencia del fenómeno, señalando preocupación por su desarrollo y posibles consecuencias sobre las viviendas vecinas al pie del talud. La casa aludida muestra que, sin poseer muro de contención, fue construida efectuando un corte en la ladera estimado en 2,5 m de altura, el cual reduce su estabilidad. Entre el Sábado 15 y Lunes 16 (festivo), no se procede a tomar acciones que vayan más allá de la observación, ni medidas explícitas frente a la expectativa de estos hechos.
El martes 18 de noviembre en horas de la mañana, los vecinos de las viviendas afectadas (ver al final) visitan al Dr. Gabriel Barreneche como autoridad de El Cable, y quien ha convocado al Profesor Julio Salamanca como Jefe de la Oficina de Control y Administración de Espacios. Desde allí se invita al Profesor Gonzalo Duque Escobar para observar y hacer un primer diagnóstico del problema. Se decide cerrar el suministro de agua y examinar el estado de las alcantarillas, y se efectúa una verificación de los daños ocasionados, factores de amenazas potenciales y medidas preventivas y correctivas procedentes.
Enseguida se invita al Campus de El Cable al Vicerrector para informarle de la situación en el lugar de los hechos. Después de informado por los convocantes, se hizo una inspección de la zona afectada con los Profesores Eugenio Duque E y Miguel Ángel Aguilar, cuyo resultado fue delimitar y priorizar sectores en la zona afectada y potencialmente comprometida, además de estudiar la red hidráulica en el área, encontrando una cámara de la cafetería afectada por la sobrecarga ubicada desde antes.
Figura 2. Se muestra con el óvalo rojo la zona de deslizamiento. Las curvas de nivel se han dibujado cada medio metro. Fuente: Top. Olga L. Tello.
El martes 18 de noviembre en la tarde, con el concurso del Ing. Carlos E. Escobar Potes se instruyeron al Arq. Gustavo Jiménez Obando y al Oficial de la Oficina de Mantenimiento, sobre: ejes de prospección con lugares para ejecutar los sondeos de 10 m de profundidad, ubicación y características de las obras para manejo y evacuación de aguas, y necesidad de proceder rápido con el retiro de una sobrecarga inconveniente que permanecía desde 2003 en el escenario potencialmente comprometido.
El mismo día a las personas que han intervenido, se les ha señalado que el deslizamiento detonado por la acumulación de aguas lluvias y saturación de la ladera, se causó por un modelado de la pata del talud efectuado por el vecino de ese sector donde se depositó la tierra; que la prioridad en materia de estudio es el talud contiguo ubicado al costado occidental del deslizamiento, por resultar más alto y por la presencia de una sobrecarga de piedras, dado que ese talud posee un sobre-empinamiento en la pata a causa del cajón que efectuó el constructor de la casa contigua, vecina de la Carrera 23 B.
El miércoles 19 de noviembre, en el propio terreno y con el Arq. Gabriel Barreneche, se verificó el avance de las tareas por el Profesor Gonzalo Duque E como coordinador Ad Hoc, quién solicitó el favor de que día a día se tomaran fotografías de la zona afectada y de su entorno inmediato, para que se advirtiera el manejo de las aguas de infiltración, de conformidad con las instrucciones dadas al Arq. Gustavo Jiménez Obando quien quedó con la tarea de solicitar el levantamiento topográfico detallado.
El Arq. Jiménez hizo con carácter urgente la solicitud del estudio topográfico este mismo día a las 9:46 a.m., a través de la Dirección de Laboratorios. Además, la Oficina de Mantenimiento, procedió a proteger la ladera de la infiltración y al retiro de la sobrecarga anunciada en la zona de estudio, e igualmente y como recurso redundante, a generar un registro cronológico de las tareas a su cargo en el terreno.
Posteriormente, en una reunión celebrada el Viernes 21 de noviembre, el Profesor Julio Salamanca le encomienda al Ing. Carlos E. Escobar el estudio de suelos para ser efectuado a la mayor brevedad. Es importante señalar que a nivel nacional se reconoce al Profesor Escobar Potes por su experticia en la tecnología para el control de la erosión y el manejo de aguas en ambiente torrencial, desarrollada en Manizales y aplicable en el medio tropical andino.
Fotografías 1 y 2. Imágenes del talud sur del Campus El Cable; a la Izq. Medida de protección para prevenir la infiltración de aguas lluvias; a la Der., muro de contención y deslizamiento, contiguos. Fuente. Arq. Gustavo Jiménez O.
También y como consecuencia de las implicaciones de los modelados de las dos residencias colindantes, las que se han referido en ésta, el Profesor Julio Salamanca ha estado investigando la condición de los linderos del lugar: aunque los de las casas muestren una situación diferente, por razones de antigüedad, además de la geometría de los linderos las modificaciones por modelado que se hicieron desde 1922 al terreno, prevalecen en derecho sobre las de las viviendas aludidas. Para efectos de estabilidad los modelados de los colindantes, por ser construcciones de fecha sensiblemente más reciente, fueron las causantes del perjuicio observado en la estabilidad de la ladera.
Estudio de la estabilidad
Frente a la pregunta, dado que hubo un deslizamiento parcial del talud del Cable, ¿existe la posibilidad de que se presente otro evento en el lugar? Y en caso afirmativo, ¿en qué caso se daría el evento, qué podría ocurrir y cómo se podría mitigar el riesgo?, se hacen las siguientes consideraciones:
Figura 3. Se muestra el perfil del terreno, así: en negro, línea superior del terreno y por debajo un lleno; en verde una capa de suelo orgánico del terreno primitivo y en café un manto profundo de arena; entre la arena y el suelo orgánico varias capas de ceniza volcánica y lapilli. Fuente: Est. Ing. Civil Julián David Meza.
El estudio de suelos invita a considerar la presencia de varias capas de suelo con diferente resistencia y una condición en la cual la geometría del terreno resulta desfavorable; ésta es la del perfil que se muestra en la Figura 3, para la cual la altura H, al incluir los 2,5 m del banqueo, alcanza 8,5 m; y el desplazamiento horizontal que define el talud, 12 m entre el banqueo y la sobrecarga.
PARAMETROS DE SUELO
Estrato ..... γ(KN/M3).... C(KN/M2) .... Φ
RELLENO ..... 16,7 .... 23,54 .... 33,37
ORGÁNICO .... 20,0 .... 12,0 .... 15,00
CENIZA ..... 16,7 .... 19,6 .... 32,6
Tabla 1. Parámetros de resistencia de las primeras tres capas de suelo, ubicadas sobre el manto de arena. Fuente, Ing. Carlos E. Escobar P.
Efecto de la sobrecarga.
La citada sobrecarga fue un arrume de piedra proveniente de la restauración de El Cable. La sobrecarga distribuida en un área de 6m por 6m, cuya cuantía se estimó en 2 ton/m2, por considerarse factor de inestabilidad del talud debió ser retirada. Ahora, en respuesta a la pregunta: ¿qué efecto genera una sobrecarga como la que existió en frente de la cafería del Cable desde hace más de cinco años?, puede decirse que, además del efecto de carga directa y de deformación del piso por consolidación, también produce esfuerzos sobre la pared del talud en la vecindad de la vivienda, cuya magnitud se puede evaluar, así:
Si ubicamos un punto de la pared del banqueo a 7,5 m por debajo de la sobrecarga, los esfuerzos principales, mayor y menor, dados por la expresión: sen ), valdrán 0.35 y 0.003 ton/m respectivamente. El esfuerzo principal mayor, de baja cuantía en este caso, estará en la dirección de la línea que une el punto de pared con la sobrecarga.
Es evidente que dicha sobrecarga afecta negativamente la estabilidad, mientras las raíces de los árboles la favorecen. Ahora, las superficies de falla podrían ser de variada geometría, y entre estas, las circulares y las planares. Para falla circular, en los análisis de estabilidad para esta ladera con sismo, lluvia y sobrecarga, se tiene un factor de seguridad de 0.9; y sin sismo, lluvia y sobrecarga, de 1.4.
Figura 4. Talud inestable a falla circular (Izq.) y talud estable a falla planar (Der.). Los F.S. que consideran lluvia y sismo, son los más desfavorables o bajos en cada caso y. Fuente. Est. Ing. Civil Diana Cano O.
Al haber quitado la sobrecarga, para el cálculo de la estabilidad se deben considerar los efectos de la lluvia y el sismo, lo que se traduce en la necesidad de evaluar la estabilidad con suelo saturado y con una fuerza desestabilizadora, equivalente al 25% de la gravedad para el caso de Manizales. De conformidad con lo anterior, la evaluación de la estabilidad se puede calificar con la magnitud del Factor de Seguridad, así:
Falla Circular
NAF ...SISMO ...FS ... Calificación de la estabilidad
NO ... NO ... 1,64 ... Muy Estable
SI ... NO ... 1,36 ... Suficientemente Estable
SI ... SI ... 0,82 ...Inestable
NO ... SI ... 0,99 ...Crítico
Falla Planar
NAF ...SISMO... FS ... Calificación de la estabilidad
NO ... NO ... 3,07 ... Demasiado Estable
SI ... NO ... 2,38 ... Demasiado Estable
SI ... SI ... 1,39 ... Suficientemente Estable
NO ... SI ... 1,80 ... Muy Estable
Tabla 2. Factores de seguridad para suelo saturado y seco, y en caso de sismo y sin sismo. Se recomienda alcanzar valores no inferiores a 1,2 para este caso. Fuente, Ing. Carlos E. Escobar P.
De la Tabla 2, se puede deducir que en el perfil analizado, sin sobrecarga es menos probable la ocurrencia de una falla planar, y difícil su ocurrencia aún en condiciones adversas de estabilidad, como las de lluvia y sismo. No obstante, el mismo talud podría presentar falla circular en caso de sismo fuerte, máxime si este se presenta cuando las condiciones del agua subterránea resulten ser adversas.
Alternativa de solución
Necesariamente los valores de los Factores de Seguridad F.S., deben satisfacer cuantías diferentes que se establecen en función del uso y la naturaleza de los espacios comprometidos. Para el de una institución pública con altas concentraciones de personas, el F.S. debe ser 1,4 por lo menos. En nuestro caso, el de un centro educativo con el compromiso de las viviendas abajo de la ladera, podría considerarse un F. S. nunca inferior a 1,2 y preferiblemente de hasta 1,3.
Es importante señalar que en este caso, la lluvia apenas fue el detonante y no la causa real del evento, el que podría asociarse al banqueo y al lleno; y que las condiciones que propiciaron la infiltración y saturación en el sector, fueron los factores contribuyentes.
En los análisis de estabilidad, al ejecutar un modelado del terreno equivalente a un banqueo de 2 m en la parte alta del terreno, en virtud del retiro de una importante masa de suelo, el factor de seguridad del talud seco y con sismo alcanza a incrementarse hasta 1.3, y del talud saturado y con sismo, hasta 1.1.
En consecuencia, si se captan las aguas lluvias y se drena el talud, sin efectuar ese corte, en caso de un sismo intenso se presentaría la posibilidad de falla. Y para que esto no ocurra, después de hacer el manejo de las aguas superficiales e infiltradas, una de las opciones es la de reducirle la carga al talud eliminando material del lleno, es decir, modelando la superficie en la parte alta del talud de tal forma que la geometría de la nueva ladera, ya de menor altura, pueda garantizar la deriva de las escorrentías hacia canales superficiales colectores de agua, por construir.
De otro lado, en la zona fallada se podría construir un muro de pata similar al existente en la Carrera 23 A, para recibir y reconformar el talud que ha fallado.
Para mejorar la estabilidad, también se recomienda retirar especies hidrófogas como el urapán, y en su defecto plantar árboles de menor envergadura, no hidrófogos y con un patrón del orden de los 2,5 m, buscando que sus raíces contribuyan a la estabilidad y que en superficie no se provoque la infiltración. En este caso, a causa de las hojas y otros residuos sólidos, el sistema de captación de aguas lluvias de la terraza y en los nuevos canales, requerirá mantenimiento y recolección de basuras. Como complemento, se sugiere reparar la cámara de aguas lluvias del costado SE de la cafetería y sellar con arcilla la grieta del talud.
No se incluyen los diseños del modelado del talud, de las obras de captación, de los filtros subsuperficiales, ni del muro. Se recomienda al Profesor Carlos Enrique Escobar P. para la elaboración de dichos diseños, bajo el presupuesto de dotar el talud del modelo físico analizado, alcanzando un F.S. de 1,3.
Con toda consideración, por la Comisión,
Gonzalo Duque Escobar
Coordinador de la Comisión
La Comisión
Eugenio Duque Escobar
Julio Salamanca Pinzón
Miguel Ángel Aguilar G.
Gabriel Barreneche Ramos
Gustavo Jiménez Obando
Gonzalo Duque Escobar
Los Colaboradores
Carlos Enrique Escobar Potes
Olga Lucía Tello C
Julián David Mesa S
Diana Cano O
Jorge Duván Cuervo
Octavio Villegas LL
Enlaces:
RIESGO EN LA ZONA ANDINA TROPICAL POR LADERAS INESTABLES
TÚNEL MANIZALES
MANUAL DE GEOLOGÍA PARA INGENIEROS
MECÁNICA DE LOS SUELOS
Palabras claves:
INGENIERÍA, GEOMECÁNICA, GEOTECNIA, DESLIZAMIENTO, MOVIMIENTO EN MASA, RIESGO, AMENAZA, VULNERABILIDAD, LADERA, TALUD.
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