Análisis probabilístico de la falla de fondo en excavaciones urbanas en los suelos blandos de Bogotá D.C., y sus implicaciones en la amenaza por desplazamientos en elementos de la infraestructura vial urbana
Cargando...
Fecha
2019-10-10
Director
Enlace al recurso
DOI
ORCID
Google Scholar
gruplac
Descripción Dominio:
Título de la revista
ISSN de la revista
Título del volumen
Editor
Universidad Santo Tomás
Compartir
Documentos PDF
Cargando...
Resumen
El documento presenta una aproximación probabilística al estudio del fenómeno de la falla de fondo en excavaciones urbanas y sus implicaciones en la amenaza relativa, asociada a desplazamientos superficiales en elementos de la infraestructura vial urbana en la sabana de Bogotá, con énfasis en el análisis de la respuesta de arcillas lacustres de la ciudad de Bogotá. Lo anterior, motivado por casos de falla de fondo recientes ocurridos en Bogotá durante la última década, los cuales han comprometido la estabilidad de elementos de la infraestructura vial urbana por períodos prolongados de tiempo (ejemplo, caso de la Calle 98 con Carrera 11 y Avenida Boyacá con Calle 145), entre otros que se han presentado en la ciudad durante el transcurso de las tres últimas décadas.
Se realizó un estudio paramétrico fundamentado en el análisis de la información recopilada, la cual se obtendrá de fuentes confiables como son las entidades distritales (Instituto de Desarrollo Urbano – IDU, Empresa de acueducto y alcantarillado de Bogotá – EAAB, Instituto Distrital de gestión de riesgo y cambio climático – IDIGER, entre otros). Luego, se recopiló la información en una base de datos proveniente de aproximadamente 70 proyectos realizados en la sabana de Bogotá, con la cual posteriormente se determinó un perfil promedio y a partir de este, se realizó un análisis de estabilidad para excavaciones típicas en la ciudad, un análisis probabilístico con el fin de establecer la probabilidad de falla y la predicción de desplazamientos verticales a través de modelaciones por medio de elementos finitos. Finalmente, con todos los parámetros establecidos y la geometría de las excavaciones, se propone una matriz de probabilidad de ocurrencia de falla expresada en la determinación de amenaza.
A partir de la base de datos y aplicando medidas estadísticas como desviación estándar y percentiles, se determinó un perfil promedio el cual arrojo como resultado arcillas blandas en los estratos superiores y arcillas con presencia de arenas en los estratos inferiores, con un nivel freático promedio a los 3.50 m de profundidad. Con los materiales y parámetros establecidos se procedió a realizar los modelos y posteriores análisis.
En cuanto a las modelaciones, se introdujo la información obtenida previamente (base de datos) al software Slide de la casa Rocscience, el cual trabaja bajo la metodología de equilibrio límite y haciendo uso del módulo “análisis probabilístico” se realizó un análisis de resistencia. Se continuó con la simulación de escenarios para la predicción de desplazamientos verticales del entorno físico con la ayuda del software Phase2, también de la casa Rocscience, el cual trabaja bajo la metodología de elementos finitos. Después se definió una relación entre la geometría y el desplazamiento vertical, denominado distorsión angular, que permitió correlacionar la base y altura de las excavaciones dentro de la matriz de amenaza sugerida.
En cuanto a la matriz de amenaza, como resultado y principal aporte del presente documento, se plantean tres niveles: bajo, moderado y alto, en los cuales a través de todo el proceso se encontró que para excavaciones menores a 3.0 m de profundidad la amenaza resulta entre baja y media y, para excavaciones entre 6.0 m y 12.0m, la amenaza resulta siendo alta, aumentando a medida que se incrementan las cargas.
Abstract
The document presents a probabilistic approach to the study of the phenomenon of background failure in urban excavations and its implications in the relative threat, associated with surface displacements in elements of urban road infrastructure in the savanna of Bogotá, with emphasis on the analysis of the response of lacustrine clays from the city of Bogotá. The above, motivated by recent cases of substantive failure in Bogotá during the last decade, which have compromised the stability of urban road infrastructure elements for prolonged periods of time (for example, case of Calle 98 with Carrera 11 and Avenida Boyacá with Calle 145), among others that have been presented in the city during the last three decades.
A parametric study was carried out based on the analysis of the information collected, which will be obtained from reliable sources such as district entities (Urban Development Institute - IDU, Aqueduct and Sewerage Company of Bogotá - EAAB, District Institute of risk management and climate change - IDIGER, among others). Then, the information was collected in a database from approximately 70 projects carried out in the savanna of Bogotá, with which an average profile was subsequently determined and from this, a stability analysis was performed for typical excavations in the city, a probabilistic analysis in order to establish the probability of failure and the prediction of vertical displacements through modeling by means of finite elements. Finally, with all the established parameters and the geometry of the excavations, a matrix of probability of occurrence of failure expressed in the threat determination is proposed.
From the database and applying statistical measures such as standard deviation and percentiles, an average profile was determined which resulted in soft clays in the upper strata and clays with the presence of sands in the lower strata, with an average water table at 3.50 m deep. With the established materials and parameters, the models and subsequent analyzes were carried out.
As for the modeling, the previously obtained information (database) was introduced to the Slide software of the Rocscience house, which works under the limit equilibrium methodology and using the “probabilistic analysis” module, a resistance analysis was performed. The simulation of scenarios for the prediction of vertical displacements of the physical environment was continued with the help of Phase2 software, also from the Rocscience house, which works under the finite element methodology. Then a relationship between geometry and vertical displacement, called angular distortion, was defined, which allowed the base and height of the excavations to be correlated within the suggested threat matrix.
As for the threat matrix, as a result and main contribution of this document, three levels are proposed: low, moderate and high, in which throughout the process it was found that for excavations less than 3.0 m deep the threat it is between low and medium and, for excavations between 6.0 m and 12.0m, the threat is high, increasing as loads increase.
Idioma
spa
Palabras clave
Citación
Martinez Sáenz, J. A. & Páez Cuesta, P. B. (2019). Análisis probabilístico de la falla de fondo en excavaciones urbanas en los suelos blandos de Bogotá D.C., y sus implicaciones en la amenaza por desplazamientos en elementos de la infraestructura vial urbana . [Tesis de Maestría, Universidad Santo Tomás]. Repositorio Institucional - Universidad Santo Tomás
Colecciones
Licencia Creative Commons
Atribución 2.5 Colombia