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https://doi.org/10.22463/2011642X.2121
Recibido: 25 de julio 2016 - Aprobado: 30 de noviembre 2016
Forma de citar:
Cuanalo Campos, O; Gallardo Amaya, R; Polanco, G; Quintero Lemus, L. "Problemas geotécnicos en edificaciones desplantadas sobre depósitos aluviales en llanuras y penillanuras de inundación", Ingenio, vol.12, no. 1, pp. 23-31, 2016.
En este artículo se presenta la caracterización estratigráfica del subsuelo en el fraccionamiento “Edén Premier”ubicado en Tabasco, México, determinada a partir de 8 sondeos mixtos realizados en el área de estudio, el cual estáconstituido por depósitos aluviales heterogéneos que han provocado hundimientos diferenciales de diversa magnitud y en diferentes direcciones en varias casas de la unidad habitacional. El terreno se ubica en llanuras y penillanuras de inundación de los ríos que rodeana la ciudad de Villahermosa, Tabasco cuyos suelos incluyen arenas finas, limos, arcillas y turbas. Estos depósitos aluvialesson de mala calidad y presentan serios problemas geotécnicos a las edificaciones desplantados sobre ellos debido a su baja resistencia alesfuerzo cortante y grandesdeformacionesque sufren cuando se aplican sobrecargas.
Palabras clave:Caracterización Estratigráfica, Hundimiento Diferencial, Distorsión Angular, Depósitos Aluviales, Llanurasde Inundación.
In this paperthe subsoil stratigraphic profile of the housing “Eden Premier” located in Tabasco México, is presented. The subsoil characterization was made from 8 mixed surveys conducted in the study area, which is made up of heterogeneous alluvial deposits that have led to differential subsidence of different magnitude and in different directions in several houses of theneighborhood. The land is located on floodplains and peniplainsof rivers surrounding the city of Villahermosa, Tabasco, whose soils include fine sand, silt, clay and peat. These alluvial deposits are of poor quality and lead big geotechnical problems forbuildings built on them due to their low shear strength and large deformations when overloads are applied.
Keywords: Stratigraphic Profile, Differential Subsidence, Angular Distortion, Alluvial Deposits, Floodplains
Este artigo apresenta a caracterização estratigráfica do subsolo na subdivisão “Edén Premier” localizada em Tabasco, México, determinada a partir de 8 levantamentos mistos realizados na área de estudo, que é composta por depósitos aluviais heterogêneos que causaram subsidência diferencial de magnitude variável e em diferentes direções em várias casas da unidade habitacional. O terreno está localizado nas planícies de inundação e peneplains dos rios que circundam a cidade de Villahermosa, Tabasco cujos solos incluem areias finas, siltes, argilas e turfa. Esses depósitos aluviais são de baixa qualidade e apresentam sérios problemas geotécnicos aos edifícios sobre eles deslocados, devido à sua baixa resistência ao cisalhamento e às grandes deformações sofridas com a aplicação de sobrecargas.
Palavras-chave: Caracterización Estratigráfica, Hundimiento Diferencial, Distorsión Angular, Depósitos Aluviales, Llanurasde Inundación.
Los suelos finos aluviales de estas regiones se caracterizan por su baja resistencia al esfuerzo cortante, lo que reduce significativamente su capacidad de carga; además presentan alta compresibilidad debido a su alta relación de vacíos en estado natural y a su susceptibilidad de reducir drásticamente su volumen al someterlos a esfuerzos de compresión, originados por las sobrecargas que transmiten las construcciones.
Los asentamientos totales y diferenciales que sufren las estructuras desplantadas en estos suelos, en general son de gran magnitud, cuyos valores son muy superiores a los permisibles en el estado límite de servicio especificado en los códigos o reglamentos de construcción. En el caso de las turbas, cabe señalar que la consolidación secundaria es particularmente mucho mayor que la primaria, y de aquí que los asentamientos debidos al efecto de la consolidación secundaria puedan extenderse aperiodos de decenas de años.
DEPOSITOS SEDIMENTARIOS EN LLANURAS Y PENILLANURAS DE INUNDACIÓN
Las llanuras y penillanuras de inundación son áreas adyacentes a ríos que están sujetas a inundaciones frecuentes, la diferencia entre unas y otras es la morfología del terreno; en las primeras, el terreno es sensiblemente plano y en las segundas está formado por pequeños lomeríos o relieves originados por la erosión hídrica. Esta erosión produce segregación, transporte y sedimentación de partículas de suelo dando origen a depósitos sedimentarios con perfiles estratigráficos muy heterogéneos y complejos, tanto en dirección vertical como horizontal. El subsuelo en estos sitios presenta grandes variaciones en el espesor de las capas, tipos de materiales, propiedades físicas y propiedades mecánicas: para estas últimas, principalmente su resistencia al esfuerzo cortante y su compresibilidad.
Las inundaciones son eventos naturales que se producen debido a lluvias fuertes o lluvias continuas que sobrepasan la capacidad de absorción del suelo y la capacidad de carga de los ríos y arroyos (Hupp et al, 2009). En la región de estudio, correspondiente al sureste de la República Mexicana, en especial en el estado de Tabasco se presentan inundaciones frecuentes como la deoctubre del 2007, considerada como el peor desastre natural ocurrido en este estado en los últimos 50 años; aproximadamente el 80% del territorio tabasqueño quedo bajo el agua con un tirante entre 4 y 8 m como se observa en la Figura1. La inundación se debió al desbordamiento de los ríos Grijalva y Usumacinta, que rebasaron sus niveles normales por las lluvias torrenciales ocurridas en esta región y en las serranías del Estado de Chiapas (Ayuntamiento, 2005;Gama 2008;Perevochtchicova et al, 2010;Senado de la República, 2008.
En la ciudad de Villahermosa, capital de estado de Tabasco, las inundaciones se han presentado frecuentemente a largo de la historia con registros en los años de 1868,1879,1888, 1889, 1909, 1918, 1926, 1927, 1929, 1931, 1932, 1935, 1942, 1944, 1952, 1955, 1956, 1958, 1959, 1969, 1973, 1980, 1995, 1996, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2005, 2007 y 2008.
PROCESO CONSTRUCTIVO EN EDIFICACIONES
Las morfología plana y de lomerío suave del terreno en la ciudad de Villahermosa la hacen muy propensa a inundaciones, por lo que antes de realizar cualquier edificación, se tiene que elevar el nivel de desplante a una cota arriba de la cota de inundación, mediante la construcción de un terraplén o relleno compactado, el cual transmite una sobrecarga importante adicional al peso de la edificación sobre el suelo blando, que puede originar grandes asentamientos.
La construcción de edificaciones en la región de estudio se efectúa utilizando losas corridas de cimentación, generalmente rigidizadas con contratrabes, las cuales se desplantan sobre un terraplén de arena, el cual se va colocando en capas compactadas, y en la medida que se va hundiendo el suelo blando, se agrega más y más arena hasta que se estabiliza parcialmente el terreno. No existe una regla o metodología técnica que permita calcular el espesor del terraplén de apoyo, o el desplazamiento vertical que debe alcanzarse en el terreno compresible antes de desplantar la cimentación de la edificación. Es común encontrar espesores de terraplén variables entre 3 y 11 m, para el desplante de las cimentaciones de edificios (Figura 2).
PROBLEMAS GEOTÉCNICOS Y ESTRUCTURALES EN EDIFICACIONES DESPLANTADAS SOBRE DEPÓSITOS ALUVIALES
Las edificaciones desplantadas en terrenos de cimentación constituidos por suelos finos blandos incluyendo arcillas, limos, turbas y sus mezclas, como los existentes en la ciudad de Villahermosa y sus zonas conurbadas, son susceptibles de experimentar fallas por capacidad de carga y grandes deformaciones, evaluadas estas últimas en términos de hundimientos o asentamientos, originados por las sobrecargas que transmiten las construcciones. Los problemas geotécnicos y estructurales que pueden sufrir las estructuras desplantadas en suelos finos blandos altamente compresibles incluyen los siguientes (Cuanalo et al, 2015):
El Fraccionamiento Edén Premier se localiza al Suroeste de la ciudad de Villahermosa, en una superficie de 8.125 Has, en las coordenadas geográficas 17º 57’ 15.5’’ N y 92º 57’ 15.7’’ O. Aproximadamente a 100 m al lado izquierdo del fraccionamiento pasa el río Mezcalapa, tributario del río Grijalva (Figura3).
Bajo los depósitos aluviales se encuentra una roca blanda de origen sedimentario marino clasificada como lutita,muy meteorizada y que produce arcillas de alta plasticidad CH, donde los agentes climatológicos han jugado un papel fundamental en la descomposición y desintegración de la roca y de sus minerales (sol, agua, temperatura, humedad, etc.).
Hundimientos diferenciales y distorsiones angulares en casas habitación
Las casas habitación del fraccionamiento tienen una edad aproximada de 10 años y son en su mayoría de 2 niveles; transmiten una presión a nivel de desplante de la cimentación de 20 kPa. Desde el inicio de su construcción en el año 2007 se tuvieron problemas de falla por capacidad de carga y hundimientos significativos durante la construcción del terraplén que sirve de apoyo a la losa corrida de cimentación. A la fecha se han registrado hundimientos diferenciales en varias casas habitación, cuyo resumen se consigna en la Tabla 1, y la representación gráfica de la dirección de su movimiento se presenta en la Figura 5.
De la tabla 1 se puede observar que el terraplén de apoyo para las losas de cimentación presenta espesores variables entre 5.4 y 11.4 m, lo que es indicativo de que se presentaron hundimientos de diferente magnitud al colocar el relleno arenoso, además los asentamientos diferenciales medidos en varias casas del fraccionamiento arrojaron valores entre 8.3 y 16.3 cm. De la Fig.5 se aprecia que la dirección de los movimientos registrados en las casas habitación no siguen un patrón de desplazamiento uniforme, y las inclinaciones de las casas van en diferentes sentidos.
Tabla 1. Hundimientos diferenciales y distorsiones angulares en varias casas del fraccionamiento Edén Premier
Caracterización estratigráfica del subsuelo
Para entender el origen de los movimientos, su diferente magnitud e interpretar la dirección en la que se están registrando los desplazamientos,se realizaron 8 sondeos mixtos exploratorios en el área de estudio (Figura5), combinando la prueba de penetración estándar con el muestreo
inalterado mediante tubo Shelby. Estos sondeos permitieron determinar el espesor del terraplén de relleno, el perfil estratigráfico del terreno y obtener las muestras para determinar las propiedades físicas y mecánicas de los estratos encontrados (Figuras 6 y 7).
Sondeos 2, 1, 5 y 6
a) Superficialmente y hasta una profundidad promedio de 8 m aparece el terraplén de relleno constituido por arenas limosas SM en estado medianamente compacto y compacto, el número de golpes en la prueba de penetración estándar varió entre 5 y 70, y su contenido natural de agua entre 10 y 17%.Sondeos 3, 4, 8 y7
a) Superficialmente y hasta una profundidad variable entre 6.6 y 11. 4 m, aparece el terraplén de relleno constituido por arenas limosas SM en estado compacto, con número de golpes variable entre 20 y 80 en la prueba de penetración estándar, y un contenidonatural de agua entre 5 y 16%.b)Las causas de los hundimientos diferenciales son las siguientes:
* El terraplén de relleno a basede arena limosa en estado medianamente compacto y compacto, con espesores variables entre 5.4 y 11. 4 m; este terraplén se emplea para el desplante de las losas de cimentación en suelos los blandos de esta región.
* El terreno de cimentación constituido porzonas pantanosas y penillanuras de inundación conformadas por lutitas muy meteorizadas.Los lomeríos de estas penillanuras están total o parcialmente rellenados por depósitos sedimentarios aluviales, los cuales presentan diferentes espesores e incluyen arcillas,turbas,limos, arenas y mezclas de todos estos.
* Los depósitos sedimentarios son de baja resistencia al esfuerzo cortante y alta compresibilidad.
* Un estrato de turba que aparece intercalado entre los sedimentos aluviales, de espesor variable y a diferentes profundidades.
* Los bulbos de presión de las diferentes casas que se superponen e incrementan los esfuerzos entre las viviendas.
Hupp C., Pierce A. and Noe G. (2009) “Floodplain geomorphic processes and environmental impacts of human alteration along coastal plain rivers, USA”.WETLANDS Vol. 29 (2), USA, pp. 413-429.
Ayuntamiento del municipio Centro (2009) “Atlas de Riesgo del Municipio Centro”. México, pp 21-71. En Internet: http://www.villahermosa.gob.mx/protec_civil/atlas_de_riesgo.pdf
Gama L.(2008) “Evaluación de la vulnerabilidad de los estados del Sureste de México ante lluvias extremas debidas a la variabilidad y el cambio climático: Tabasco, estudio de caso”. Informe Final, INE, UJAT, SEMARNAT. México. 131 p.
Perevochtchicova M. y Lezama J. (2010) “Causas de un desastre: Inundaciones del 2007 en Tabasco, México”. Journal of Latin American Geography, 9 (2). Conference of Latin Americanist Geographers. pp.73-98.
Senado de la República (2008) “Informe de las inundaciones de 2007 en el estado de Tabasco”. Diagnostico preliminar. Comisión de Asuntos Hidráulicos, México, 48 p
Cuanalo O.,Polanco G. y Quintero L. (2015) “Hundimientos diferenciales en edificaciones. Proceso de subexcavación”. Editorial Académica Española, Alemania, 100 p.
* Doctor. Correo: oscarcuanalo@htmail.com
** Magister. Correo: rjgallardoa@ufpso.edu.co
*** Magister. Correo: gpolanco@tecnosolum.com
**** Ingeniera. Correo: ljquinteroe@ufpso.edu.co
