LA COSTA VERDE: DIAGNOSTICO, PROPUESTAS Y...

GEOTECNIA DE LOS SUELOS PERUANOS

LA COSTA VERDE: DIAGNOSTICO, PROPUESTAS Y SOLUCIONES

TALUDES INESTABLES Y SOLUCIONES

Arnaldo Carrillo Gil, I. C.,M. en I.

Profesor Emérito, Universidad Nacional de Ingeniería Presidente, A. Carrillo Gil S.A.,Ingenieros Consultores

Telf. 433 9591, 433 7576 Fax. 51-1-433 0299, Lima, Perú

Resumen: Se hace una revisión de los problemas geotécnicos que pueden presentarse al desarrollar proyectos en el área del litoral de Lima Metropolitana, considerando principalmente el aspecto de la estabilidad de los taludes en los acantilados para solicitaciones estáticas producidas por el peso de los edificios y dinámicas originadas por terremotos severos que puedan ocurrir en la zona. Una minuciosa investigación realizada durante más de 18 años logra una zonificación de riesgo geotécnico en estos acantilados que establece recomendaciones para los estudios y el tratamiento ingenieril que debe darse a los proyectos para que éstos sean estables y económicos. Como es de conocimiento general, las edificaciones modernas que se prevén en LA COSTA VERDE, cada vez irán creciendo en número y altura para lograr el ambicioso proyecto de habilitar un área turística cercana a las playas en la que se construirán edificaciones tanto en el pié como en la coronación y cuerpo de los acantilados, originando una mayor sobrecarga que podría alterar el estado de equilibrio de estos taludes, lo que hace necesario establecer su comportamiento probable con respecto a la estabilidad de los suelos granulares gruesos que forman parte del antiguo cono de deyección del río Rimac, sobre el cual se encuentra localizado el litoral de la ciudad de Lima Metropolitana. Debido a la importancia que ha tenido y tiene esta área para el desarrollo de la ciudad, desde hace más de dieciocho años hemos venido haciendo investigación acerca de la estabilidad de los acantilados habiéndose presentado numerosos


trabajos en reuniones técnicas efectuadas en el país y en el extranjero, lo que ha permitido un favorable cambio de ideas acerca de las condiciones de estabilidad de estos suelos y los métodos de cálculo para evaluar el coeficiente de seguridad del talud con fines de diseño de ingeniería para proyectos y planificación de obras de infraestructura urbana. Para el análisis de estabilidad, en este caso inicialmente se adoptó un modelo simple concordante con el tipo de fallamiento más común detectado, estimándose condiciones discontinuas idealizadas del material geotécnico combinadas con sus propiedades elásticas. Más adelante hemos empleado métodos de cálculo mas sofisticados que consideran condiciones de equilibrio más reales así como planos de falla de cualquier tipo. Actualmente estamos efectuando además un estudio retrospectivo o “back-analysis” con toda la base de datos que poseemos desde hace años para obtener valores de los parámetros geotécnicos de resistencia que nos permitan complementar los resultados de los pocos ensayos que se han realizados hasta la fecha en este tipo de suelos granulares gruesos. El mecanismo utilizado al comienzo de nuestras investigaciones, considera un bloque que se desliza hacia abajo en un plano inclinado y se desprende por la presencia de grietas de tensión, considerándose las alternativas de suelos secos y húmedos, con propiedades óptimas o no de resistencia al esfuerzo cortante, además de tomar en cuenta los efectos de cargas adicionales sobre la cuña que se analiza, así como la presencia de sobrecarga de edificios cercanos y consideraciones de acciones sísmicas debidas a los terremotos. En muchos de los casos estudiados se ha encontrado que generalmente aparecen dos grietas de tensión, la primera más cercana al borde del talud que normalmente aparece entre los 2 a 4 m y origina el primer derrumbe o deslizamiento del material, encontrándose en la mayoría de los casos una segunda grieta de tensión ubicada a 10 y 20 m a partir de la coronación del talud, generándose en algunos casos una cuña que se introduce por debajo de la primera y origina un levantamiento en la parte inferior del acantilado. Posteriormente debido a que los deslizamientos que han ocurrido en los acantilados han mostrado superficies de falla no lineales, como se ha indicado, se hizo necesario considerar los métodos de cálculo riguroso. De los métodos que no restringen su análisis a una superficie de falla circular, los mas recomendables son aquellos que satisfacen todas las condiciones de equilibrio, por que así los


resultados que se obtengan presentarán un menor grado de incertidumbre. Por lo tanto, lo recomendable fue utilizar varios métodos rigurosos y entre ellos escoger el más simple, aún considerando las fuerzas de inercia generadas por un sismo, condición que cumple el método de Sarma que ha sido desarrollado para obtener bajo un simple principio iterativo la correspondiente aceleración sísmica para un factor de seguridad asumido, o dicho en otras palabras, la intensidad sísmica para la cual el talud puede venirse abajo y causar daños humanos y materiales. La ventaja del método de cálculo adoptado es que no existen problemas de no convergencia que se presenta en otros métodos iterativos, es decir, las fuerzas internas que se obtuvieron con la solución no debían violar el criterio de falla y la tensión no debe estar implícita en la masa del suelo. De acuerdo a los resultados obtenidos de los numerosos análisis de estabilidad efectuados por diferentes métodos de cálculo, se ha zonificado el litoral desde dos puntos de vista: estático y dinámico. Desde el punto de vista estático se establecen ciertos criterios de generalización geotécnica para clasificar las zonas de acuerdo a los factores de seguridad hallados, esto es, desde probablemente inestables o críticos hasta muy estables, criterios que aunque arbitrarios, son producto de la experiencia del autor recogida de los numerosos trabajos profesionales realizados en los suelos de Lima y sus acantilados durante muchos años. Desde el punto de vista dinámico podemos clasificar los taludes estudiados, también arbitrariamente, en tres grupos de acuerdo a la aceleración sísmica crítica calculada. Los criterios de clasificación se han establecido en base a las aceleraciones registradas en los cuatro últimos sismos severos ocurridos en nuestra capital, en 1940, 1966, 1970 y 1974, estimándose, 0.25g como aceleración máxima de recurrencia promedio, 0.15g como aceleración promedio para sismos frecuentes y 0.10g como aceleración mínima. De acuerdo a estas consideraciones y a nuestras recientes evaluaciones del coeficiente de seguridad en los casos críticos que se han presentado actualmente, se ha elaborado la zonificación estática y dinámica de los Acantilados de la Costa Verde que se muestran en este artículo y que han originado recomendaciones técnicas para el tratamiento de taludes y cimentaciones de las obras de ingeniería a construirse en el futuro, estimándose que las áreas inestables por acción dinámica han resultado más extensas que sus similares desde el punto de vista estático en la zona crítica, Tomándose en cuenta que para una zonificación


geotécnica adecuada se han generalizado los valores del coeficiente de seguridad, sin embargo existen lugares específicos críticos en otras áreas donde podrían presentarse derrumbes, aún cuando aparezcan como zonas de menor riesgo geotécnico y sísmico. Todos estos lugares han sido detectados por los estudios que venimos efectuando actualmente, inclusive en las áreas de Miraflores, San Isidro, Barranco y Chorrillos, lugares que han sido puntualizados en recientes publicaciones de un medio de comunicación social de mayor circulación en el país. Por lo tanto, de nuestros estudios se concluye que para estos acantilados la acción de los terremotos y del agua deberá tomarse como factores preponderantes a considerar en los análisis de estabilidad en la planificación y diseños de arquitectura e ingeniería para las obras a proyectarse en esta parte del litoral de Lima. Por otro lado, desde el punto de vista de apoyo para cimentación de obras de ingeniería en la parte baja y encima del cuerpo mismo del acantilado, el suelo granular grueso presenta, en los ensayos de campo realizados hasta la fecha, condiciones de resistencia excelentes con deformaciones no mayores de 3mms. para cargas hasta de 20 kg/cm2, a excepción de las áreas reclamadas al mar, donde en algunos casos será necesario efectuar estudios detallados o especiales para prever un adecuado sistema de cimentación estable. En muchos casos será necesario también dar un tratamiento conveniente a los acantilados que puedan integrar o estar cercanos a las edificaciones por diseñar, y que deben presentar condiciones aceptables de estabilidad para no originar daños en estas obras, además de evitar derrumbes o caída de materiales desde la parte alta, que en varias oportunidades ya han causado accidentes graves. Esta protección puede efectuarse aplicando una serie de métodos que son disponibles actualmente en el país, siempre tomando en cuenta en cada caso las condiciones geotécnicas del lugar y la estabilidad del talud correspondiente. Por otro lado, en todos los casos es posible solucionar cada problema específico de inestabilidad por medio de recubrimientos o pantallas de concreto lanzado, asfalto, concreto armado, anclajes o elementos prefabricados que hacen de soporte y estabilizan adecuadamente los acantilados. Estos soportes o estructuras de contención deberán ser proyectados de acuerdo al caso específico del problema a solucionar, aplicando un verdadero criterio ingenieril que permita un proyecto estable y económico, a la vez de solucionar casos en los que, por


espacio o cercanía del límite de propiedad no es posible tender el talud o efectuar cortes por encima de calles o propiedades privadas. En este trabajo se muestran algunas de estas soluciones, como otras muchas que aparecen en la literatura especializada, haciendo presente que éstas no pueden generalizarse o aplicarse a todos los casos que puedan encontrarse en los acantilados de la Costa Verde, sin un adecuado estudio y proyecto que permita establecer su factibilidad y buena solución al caso. Así por ejemplo, no en todos los casos será posible sostener al talud por medio de anclajes, que además de ser costosos son difíciles de colocar, pero no imposible de instalar convenientemente. En otros casos será suficiente eliminar las posibles fuentes de filtración de agua hacia los acantilados para protegerlos y elevar su coeficiente de seguridad, dado a que, por nuestros estudios hemos detectado que la mayoría de los grandes derrumbes a lo largo de toda la Costa Verde se deben a la presencia de parques, jardines o áreas verdes que son regados inadecuadamente, sin un sistema especial que permita drenar al agua convenientemente sin causar daño a la estabilidad de los acantilados vecinos. Esto no quiere decir que no sea conveniente la reforestación de los taludes, las barreras vivas por medio de vegetación también son efectivas y pueden proporcionar suficiente soporte para sostener los materiales que conforman los acantilados, de acuerdo con sus condiciones geotécnicas y de pendiente topográfica que permitan el sembrío de plantas cactáceas convenientemente dispuestas y regadas para evitar posteriores deslizamientos debidos a flujo incontrolado del agua. Esta contribución, que es el producto de nuestra experiencia y estudio por muchos años de estos problemas, indica claramente la factibilidad de ejecución de cualquier proyecto urbanístico o arquitectónico por más audaz que éste sea, ya que actualmente contamos con métodos de tratamiento y herramientas de diseño y cálculo que nos permiten establecer condiciones reales de estabilidad y parámetros de apoyo seguro para cualquier tipo de obra de ingeniería. REFERENCIAS: Carrillo-Gil, A., 1974, “El suelo y los daños del sismo del 3 de Octubre de 1974, en el Perú.” Memorias de la 4ta Reunión Argentina de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Fundaciones, San Juan, Argentina.


Carrillo-Gil, A.,1977, "Seismic effects on the soils of Peru", Proc. Nineth International Conference on Soil Mechanics and Foundation Eng.,Vol. II, Tokyo, Japan. Carrillo-Gil, A.,1979, "Estabilidad y Resistencia del Conglomerado de Lima", Revista El Ingeniero Civil, Vol.1.,pp.20-30, Lima. Carrillo-Gil,A.,1979, "Dynamic behavior of fluvio-alluvial soils of Lima", Proc. Sixth Panamerican Conference On Soil Mechanics,Vol. II, Lima. Carrillo-Gil, A., 1981, "Geotechnical aspects in th stability and excavation on Coarse Grained Soils", Proc. GEOMECH-81, Hyderabad, India. Carrillo-Gil, A., 1982 "Deep excavations in coarse-grained soils" Proc. First Chilean Geotechnical Conference, Santiago, Chile. Carrillo-Gil, A., García.,E.,1984, “Estabilidad estática y dinámica de los acantilados de Lima”, Memorias del V Congreso Nacional de Ingeniería Civil, Tacna, Perú. Carrillo-Gil, A.,García, E., 1985, “A study on stability of natural cliff with seismic effects”, Procc. XI International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, San Francisco, USA. Carrillo-Gil, A., 1986, “Gravas y arena del conglomerado de Lima: una predicción de su comportamiento”, Estudio de las Gravas, Comité Regional de la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos, Cartagena, Colombia. Carrillo-Gil, A., 1988, "Recientes experiencias en el análisis de estabilidad de los acantilados de Lima", Revista de Ingeniería Geotécnica, Universidad Nacional de Ingeniería, Lima. Carrillo-Gil, A., 1989, “Los suelos de Lima y la cimentación de viviendas”, Revista ½ de Construcción, No. 31, mayo, junio, Lima, Perú. Carrillo-Gil, A., 1995, “Estabilidad y tratamiento de taludes en la Costa Verde”, Forum Plan Maestro de Desarrollo de la Costa Verde, Revista ½ de Construcción, Lima, Perú.


Taludes recubiertos con elementos de hormigón armado fundidos en el sitio decorados


Diagrama de empleo de muros de contención con llantas usadas


Diseño típicos en muros de gaviones

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