EVALUACION DE LA ALTERNATIVA PARA LA...
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1 EVALUACION DE LA ALTERNATIVA PARA LA ESTABILIZACION DE TALUDES MEDIANTE LA IMPLEMENTACION DE LLANTAS EN LA MONTAÑA LA PONDEROSA (LOCALIDAD DE CIUDAD BOLIVAR, BARRIO BELLA FLOR) WILSON ALEXANDER ESCOBAR PELAEZ UNIVERSIDAD DISTRITAL “FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS” FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA TOPOGRAFICA BOGOTÁ D.C. 2017
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EVALUACION DE LA ALTERNATIVA PARA LA ESTABILIZACION DE
TALUDES MEDIANTE LA IMPLEMENTACION DE LLANTAS EN LA
MONTAÑA LA PONDEROSA (LOCALIDAD DE CIUDAD BOLIVAR, BARRIO
BELLA FLOR)
WILSON ALEXANDER ESCOBAR PELAEZ
UNIVERSIDAD DISTRITAL “FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS”
FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS
PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA TOPOGRAFICA
BOGOTÁ D.C.
2017
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EVALUACION DE LA ALTERNATIVA PARA LA ESTABILIZACION DE
TALUDES MEDIANTE LA IMPLEMENTACION DE LLANTAS EN LA
MONTAÑA LA PONDEROSA (LOCALIDAD DE CIUDAD BOLIVAR, BARRIO
BELLA FLOR)
WILSON ALEXANDER ESCOBAR PELAEZ
Tesis de grado para optar al título de
Ingeniería topográfica
Director
Ing. HUGO ALEXANDER RONDON QUINTANA
Profesor Universidad Distrital “Francisco José de Caldas”
UNIVERSIDAD DISTRITAL “FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS”
FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS
PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA TOPOGRAFICA
BOGOTÁ D.C.
2017
3
Bogotá D.C. Marzo de 2017
Nota de aceptación
Firma del Director
Firma del Jurado
4
DEDICATORIA
A Dios nuestro Señor, quien en su
infinita misericordia ha iluminado
mi camino y es fuente de
inspiración, sabiduría y claridad,
Maestro a quien dedico cada paso
de mi vida, todo sea para su
gracia, honor y gloria.
En segunda instancia agradezco A
mis padres, a mi esposa y a mi hijo
quienes me apoyaron en cada
momento difícil y siempre estuvieron
hay dándome apoyo para lograr
una meta más: “la de ser
profesional”.
W.A.E.P.
5
AGRADECIMIENTOS
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER
Facultad del medio ambiente y recursos naturales. Proyecto curricular de ingeniería
topográfica.
Directivos y Cuerpo docente en general. Por el acompañamiento en el proceso
educativo, Calidad en la enseñanza, conocimientos transmitidos, y Formación
integral en el transcurso de la carrera profesional.
Ing. HUGO ALEXANDER RONDON QUINTANA. Director del presente proyecto de
grado por el apoyo prestado durante el proceso de desarrollo del presente trabajo.
.
6
CONTENIDO
RESUMEN EJECUTIVO ...................................................................................................12
INTRODUCCION ...............................................................................................................13
PROBLEMA ........................................................................................................................16
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.........................................................................16
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA .............................................................................16
JUSTIFICACIÓN ................................................................................................................17
OBJETIVOS ........................................................................................................................18
OBJETIVO GENERAL...................................................................................................18
OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................................18
1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION ............................................................19
1.1 Muros de Llantas para Proteger Caminos, Viviendas y Terrenos
(Guatemala). ...................................................................................................................19
1.2 Problemática Actual México ..............................................................................20
1.3 Secretaría de Desarrollo Social – Alcaldía de Medellín ................................20
1.4 Práctica de Construcción de Trinchos con Llantas como Estrategia de
Recuperación de Suelos Erosionados en los Cerros Tutelares de Cali. ..............21
1.5. Proyecto de construcción de un muro de gaviones de 960 m3......................22
2. ALCANCES Y LIMITACIONES ...................................................................................23
2.1 Temática. ..................................................................................................................24
2.2 Temporal. ..................................................................................................................24
3. MARCO TEORICO........................................................................................................24
3.1 Estructuras de Contención .....................................................................................24
3.1.1 Sistemas de Estabilización de Taludes y Laderas. .....................................24
3.2 Muros de Llantas para Proteger Caminos y Terrenos. .....................................26
3.3 Sistemas de Estabilización de Taludes y Laderas:............................................28
3.4 Métodos de estabilización. .....................................................................................29
3.4.1Tendido y conformación del talud. ..................................................................29
3.4.2Terraceo o escalonamiento del talud .............................................................29
3.4.3 Construcción de trincheras estabilizantes ....................................................29
7
3.4.3 Construcción de rellenos de contrapeso de suelo y roca en la pata del
talud. .............................................................................................................................29
3.5 Cifras de llantas en Colombia................................................................................30
3.6 Usos de las llantas de desecho.............................................................................32
3.6.1 Fabricación de pisos decorativos ...................................................................32
3.6.2 Llantas usadas en Pavimentos ..........................................................................34
3.6.3 Construcción de sillones con llantas de desecho........................................35
3.6.4 Uso de las llantas recicladas como sistema de contención. .....................35
3.6.5 Construcción de muros de tierra reforzada con llantas de desecho en la
actualidad. ....................................................................................................................45
4. MARCO GEOGRAFICO ...............................................................................................47
5. TRABAJO INGENIERIL................................................................................................48
5.1 DESARROLLO.........................................................................................................48
5.1.1 Geografía ...........................................................................................................48
5.1.2 Geomorfología...................................................................................................52
5.1.3 Topografía ..........................................................................................................54
6. METODOLÓGIA ............................................................................................................55
Selección de las Llantas de desecho...............................................................56
6.1 ETAPA PRELIMINAR Y EXPLORATORIA .....................................................56
6.1.1Visitas de campo ................................................................................................56
6.1.2 Reseña de la localidad.....................................................................................58
6.1.3 Recopilación de la información de la zona de trabajo ................................60
6.2 ETAPA DESCRIPTIVA.......................................................................................60
6.3ETAPA EVALUATIVA ..............................................................................................60
6.3.1 Determinación del método de estabilización del talud. ..............................61
6.3.1.1 Muros de gaviones: .......................................................................................61
6.3.1.2. Cálculos .........................................................................................................62
6.3.1.3. Diseño del muro de Gavión ........................................................................64
6.3.2Análisis geomorfológico del material a rellenar las llantas .........................69
6.3.2.1 Estabilización de taludes con material reciclable (llantas) .....................69
6.4 ETAPA CONCLUYENTE .......................................................................................71
8
6.4.1 Proceso constructivo del muro de tierra reforzada con llantas de desecho
...........................................................................................................................................71
6.4.2 Recolección de las llantas de desecho. ...........................................................71
6.4.2 Selección de las Llantas de desecho. ...........................................................71
6.4.3 Llenado en las llantas de desecho.................................................................72
6.4.4 Amarre entre llantas de desecho. ..................................................................73
6.4.6 Construcción del muro de Gaviones con llantas de desecho. ..................74
6.4.7 Drenajes. ............................................................................................................75
6.4.8 Recubrimiento. ..................................................................................................75
6. CONCLUSIONES ..........................................................................................................76
7. RECOMENDACIONES.................................................................................................77
8. BIBLIOGRAFIA ..............................................................................................................78
Trabajos citados .................................................................................................................78
ANEXO 1 .............................................................................................................................81
9
Lista de imágenes
Imagen 1: Desmonte de Tierra para Descargar Talud ...............................................25
Imagen 2: Suavizar Pendientes en las Zonas Desfavorables ...................................26
Imagen 3: Apariencia de los pisos decorativos fabricados por Play-Time. Pisos
antigolpes Playtime Colegio Misericordia de Flores (Argentina). ..............................33
Imagen 4: Preparación del material (Barrientos C 2010). ..........................................34
Imagen 5: Actividades desarrolladas durante la fabricación de sillón a partir de
llantas (Durán X. et al. 2013). ..........................................................................................35
Imagen 6: Vista general de la obra desarrollada con llantas de refuerzo (Huat et
al. 2008)...............................................................................................................................37
Imagen 7: Muro de Tierra reforzado con llantas de desecho construido en
Musicreando, sector las palmas del municipio de Medellín........................................45
Imagen 8: zona de estudio ..............................................................................................48
Imagen 9: Recolección y selección de llantas de desecho........................................72
Imagen 10: Llenado manual y mecánico de las llantas de desecho. .......................73
10
Lista de Tablas
Tabla 1: Generación de llantas en el año 2007 en Colombia Ministerio de
ambiente, vivienda y desarrollo territorial. Gestión diferencial de llantas
postconsumo, 2007 ...........................................................................................................31
Tabla 2: Disposición final de las llantas usadas en Colombia. Ministerio de
ambiente, vivienda y desarrollo territorial. Gestión diferencial de llantas post-
consumo. .............................................................................................................................32
Tabla 3: Pesos específicos en el sistema de suelo reforzado con llantas
modificado de (Baroni et al. 2012). .................................................................................38
Tabla 4: Descripción de la metodología ........................................................................55
Tabla 5: Impactos ambientales .......................................................................................58
Tabla 6: ventajas y desventajas de muros por gavión. ...............................................61
Tabla 7: Datos orientativos para el diseño de muros de gaviones. ..........................63
Tabla 8: Muros de gaviones tipo en función de su altura H y anchura B. Cotas en
cm. ........................................................................................................................................64
11
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: superficie de rotura. .........................................................................................23
Figura 2: Asentamientos presentados en las placas dispuestas en el muro
reforzado con llantas recicladas ......................................................................................38
Figura 3: Planta inferior del muro en llantas (modificado: Baroni et al. 2012). .......39
Figura 4: Sección transversal del muro construido modificado: (Baroni et al, 2012)
..............................................................................................................................................40
Figura 5: Sección transversal típica del proyecto (modificado Sieira, 2009). .........41
Figura 6; Comparación de los desplazamientos horizontales presentados en las
llantas con bandas laterales cortadas contra las llantas enteras (modificado Sieira
et al. 2001). .........................................................................................................................43
Figura 7: Muros de gaviones tipo en función de su altura H y anchura B. Cotas en
cm. ........................................................................................................................................63
Figura 8: sección de muro ...............................................................................................65
Figura 9: Vista Frontal Talud con Llantas .....................................................................70
Figura 10: Esquema del nudo recomendado para unir los elementos del muro....73
Figura 11: Esquema del amarre entre llantas. .............................................................74
12
RESUMEN EJECUTIVO
El proyecto tiene como finalidad evaluar una alternativa para la estabilización de
taludes, mediante la implementación de estabilización por medio de gaviones
mediante la utilización de material reciclable en este caso llantas, por medio de un
estudio detallado de la zona de influencia, y sus características geomorfológicas
generando así una alternativa socioeconómica para la población del barrio bella flor.
Adicional a ello se establecerán los parámetros y criterios de selección del material
a utilizar, conforme a las características de los mismos, de tal manera que se genere
para la población una solución técnico económico y factible para el desarrollo de la
alternativa.
PALABRAS CLAVE: Estabilidad de talud, muro de gavión y llantas.
13
INTRODUCCION
Se conoce con el nombre genérico de taludes cualesquiera superficies inclinadas
respecto a la horizontal que hayan de adoptar permanentemente las masas de
tierra.
Son obras de tierra que se construyen en ambos lados de la vía tanto en
excavaciones como en terraplenes con la inclinación tal que garantice la estabilidad
de la obra.
Los taludes tienen zona de emplazamiento que comprende, además de la vía, una
franja de terreno a ambos lados de la misma. Su objetivo es tener suficiente terreno
en caso de ampliación futura de una carretera y atenuar en gran medida, los peligros
de accidentes motivación por obstáculos dentro de dicha zona, los cuales deben ser
eliminados.
Cuando el talud se produce en forma natural, sin intervención humana, se denomina
ladera natural o simplemente ladera. Cuando los taludes son hechos por el hombre
se denominan cortes o taludes artificiales, según sea la génesis de su formación;
en el corte se realiza una excavación en una formación terrea natural, en tanto que
los taludes artificiales son los inclinados de los terraplenes.1 También se producen
taludes en los bordes de una excavación que se realice a partir del nivel del terreno
natural, a los cuales se suele denominar taludes de la excavación.
No hay duda de que el talud constituye la estructura más compleja de las vías
terrestres; por eso es preciso analizar la necesidad de definir criterios de estabilidad
de taludes entendiéndose, por tales algo tan simple como el poder decir en un
instante dado cual será la inclinación apropiada en un corte o en un terraplén. A
1 1 RYGRAC. Muros de llantas para proteger caminos, viviendas y terrenos (en línea). Ciudad de Guatemala:
La Empresa (citado 10 agosto, 2014). Disponible en Internet: <URL: https://sjnavarro.files.wordpress.com/
2008/08/muro-con-llanatas.pdf>
14
diferentes inclinaciones del talud corresponden diferentes masas de material térreo
por mover y por lo tanto, diferentes costas.
Los problemas relacionados con la estabilidad de laderas naturales difieren
radicalmente de los que se presentan en taludes construidos por el ingeniero.
Dentro de estos deben verse como esencialmente distintos los problemas de los
cortes y los de los terraplenes. Las diferencias importantes radican, en primer lugar,
en la naturaleza de los materiales involucrados y, en segundo en todo un conjunto
de circunstancia que dependen de cómo se formó el talud y de su historia geológica,
de las condiciones climáticas que privaron a lo largo de tal historia y de la influencia
que el hombre ejerce en la actualidad o haya ejercido en el pasado
Los muros de llantas sirven para proteger caminos, viviendas o terrenos que tienen
amenazas de derrumbes, también es útil para estabilizar taludes y laderas
inestables, a través de la retención de suelos. Adicional el sistema de muro armado
se conceptualiza como una solución técnica para la retención y estabilización de
suelos contra la erosión, generando una contención de empuje como la que brinda
los muros de contención tipo gravedad, por su geométrica circular permite construir
infinidad de diseños según la forma y tamaño del área proteger 2.
Los muros tienen larga duración y resistencia a la acción de agentes naturales como
el agua y el suelo mismo su construcción es sencilla y de fácil adaptación en las
comunidades.
“Utilizando como materia prima llantas o neumáticos de desecho, contribuyendo al
mejoramiento del medio ambiente, siendo un sistema que no produce residuos ni
emisiones a la atmosfera por combustión o calentamiento”
El muro de llantas es funcional porque el soporte se da por su propio peso de
gravedad, su estabilidad se incrementa por una sobre posición de llantas armadas
e inclinadas hacia atrás, entre diversos niveles o filas de llantas se colocan de abajo
2 YANTEK. Sistema Yantek [en línea]. México: La Empres a (citado 21 septiembre, 2014). Disponible en Internet:
<URL: http://yantek.com/ecowall.html>
15
hacia arriba a modo de escalera. El uso de tierra como relleno en su interior, puede
incrementarse agregando cemento. Todas las llantas van amarradas entre sí con
alambre galvanizado debidamente trenzado y ajustado.
Adicional a esto la cubierta vegetal es la mejor defensa natural del terreno contra la
erosión, toda planta desde la insignificante hoja hasta el árbol más corpulento,
defiende el suelo de la acción perjudicial de la lluvia. Por esto mismo es
indispensable el papel que cumple y seguirá cumpliendo la cubierta vegetal en el
campo de la geotecnia. Cuando una gota de lluvia golpea un terreno cubierto con
una vegetación densa, se rompe en minúsculas góticas de agua que penetra
fácilmente; cuando esa gota golpea un suelo sin vegetación, la fuerza del impacto
desprende partículas que quedan en suspensión y a medida que el agua se infiltra,
se deposita en los espacios de poros del suelo, obstruyendo y dificultando el paso
posterior del agua, la cual se ve obligada a fluir sobre la superficie del terreno.
El material granular al estar confinado en la llanta no va hacer arrastrado por la
escorrentía y la lluvia cuando entre en contacto con el agua, debido a que gracias a
su sistema constructivo el caucho de la llanta siempre va hacer quien reciba el agua
de la lluvia y protegerá el material que se encuentra dentro de la estructura
generando una escorrentía natural sin arrastre del material.3
3 YANTEK. Sistema Yantek [en línea]. México: La Empresa (citado 21 septiembre, 2014). Disponible en Internet:
<URL: http://yantek.com/ecowall.html>
16
PROBLEMA
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
En la localidad 19 de ciudad bolívar se han generado Fenómenos de remoción en
masa, inundación, riesgo sísmico, colapso estructural, incendios estructurales y
forestales, encharcamiento, desbordamiento, riesgo tecnológico debido a que la
zona de ladera (o montañosa) de la localidad se asocia principalmente a zonas de
explotación minera, alrededor de estas áreas se localizan algunos asentamientos
que pueden verse afectados por efecto de la erosión de estos suelos.
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿Cómo evitar el deslizamiento y desprendimiento de material de la ladera utilizando
el método de estabilización de gaviones mediante material reciclable (llantas)?
17
JUSTIFICACIÓN
Dicho proyecto se pretende realizar con el fin de dar una solución a los problemas
de estabilización de la ladera, generados por situaciones o fenómenos como son
ocupación ilegal de zonas de alta amenaza, asentamientos en zonas de
deslizamientos, rondas hídricas, explotación anti técnica, falta de recuperación y
adecuación geomorfológica de la misma, lo cual ha llevado a que en la zona y sus
alrededores existan construcciones realizadas sin técnicas sismo-resistentes, y un
manejo inadecuado de residuos sólidos, vertimientos de aguas residuales y lluvias,
además de una disposición inadecuada de residuos sólidos, lo que afecta a la
población día tras día.
18
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Evaluar la viabilidad de la alternativa para la estabilización del talud mediante
el uso de llantas
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Brindar a la comunidad del barrio bella flor una alternativa económica para la
estabilización de taludes en la montaña la ponderosa.
Realizar el estudio y la clasificación del suelo así mismo como evaluar la
presencia de agua infiltrada y/o de escorrentía.
Determinar las características de los posibles materiales útiles de relleno
para la estabilización del talud.
19
1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION
1.1 Muros de Llantas para Proteger Caminos, Viviendas y Terrenos
(Guatemala).
Durante La tormenta Stan (Octubre 2005), las poblaciones afectadas en Guatemala
y El Salvador, sufrieron la pérdida de importante infraestructura social, como
escuelas, viviendas, puentes, etc. En la agricultura se perdieron cultivos de
subsistencia familiar y de producción económica, además de extensas áreas de
terreno ubicados en las riberas de los ríos Cuilco en Guatemala y Jiboa en El
Salvador. 4
Los daños fueron significativos por el alto grado de deterioro de los recursos
naturales que presentan estas cuencas, especialmente de los recursos forestales.
Los suelos arrasados comprenden terrenos para fines agropecuarios por las
familias que en su mayoría viven en condiciones de pobreza y pobreza extrema.
Lo que permitió que las lluvias extremas al encontrar suelos erosionados y
degradados, promovieron el arrastre de sedimentos (tierra, lodos, etc.) hacia los
arroyos y ríos que aumentaron su caudal, y que a su vez, arrastraron terrenos
productivos, cultivos e infraestructuras. También fue significativo el problema de
derrumbes, ya que las recurrentes lluvias encontraron suelos expuestos y frágiles,
provocando movimientos en masa que afectaron viviendas, terrenos y caminos,
principalmente. (ALEMANA, 2014).
4 CORPORACION TÉECNICA ALEMANA. Reconstrucción y Gestión del Riesgo en América Central después de la tormenta Stan (RyGRAC-GTZ) [en línea]. Ciudad de Guatemala: La Corporación citado 19 septiembre,
20
1.2 Problemática Actual México.
En México y el mundo, el problema de la disposición de llantas de desecho está
asociado por una parte, al acelerado crecimiento del parque vehicular en las
ciudades un hecho que resulta de las facilidades para adquirir un automóvil y el bajo
costo de los automóviles usados provenientes de extranjeros. Por otra parte, en las
fronteras del País es común comprar llantas de reúso importadas, las cuales se
comercializan, usan y desechan en grandes volúmenes.
Según datos de El Banco Mundial, cada 1000 habitantes tienen un promedio de
283.24 automóviles.5 Si consideramos que la población mundial es de 68.946 mil
millones, existen en el mundo 19.528 mil millones de automóviles, lo que se traduce
en 97.641 mil millones de llantas de desuso cada 3 años son dispuesta en
confinamiento o en el peor de los casos y lo general lo más común se abandonan
en arroyos, baldíos, y otros, generando focos de infección de alto impacto.
(YANTEK, 2014)
1.3 Secretaría de Desarrollo Social – Alcaldía de Medellín.
La Alcaldía de Medellín, a través de la Secretaria de Desarrollo Social entrego el
Sábado 21 de Enero, un nuevo muro de contención construido con llantas en tierra
armada, que beneficiaba a 200 habitantes del barrio Fuente Clara, Sector de la
Iguana.6
5 YANTEK. Antecedentes [en línea]. México: La Empresa (ciado 19 septiembre, 2014). Disponible en Internet:
<URL: http://yantek.com/antecedentes.html>
6 CARMONA G., Carolina. Con Innovador muro hecho de llantas, Alcaldía de Medellín recupera paso peatonal
en el barrio Fuente Clara, sector La Iguana (en línea). Medellín: Alcaldía DE Medellín (citado 19, septiembre,
2014). Disponible en Internet: <URL: http://www.medellin.gov.co/irj/portal/ciudadanos?NavigationTarget=
navurl://c13643354a4b6205e2000e7c1be8e4ed>
21
La construcción de esta obra de mitigación contó con la participación activa de la
comunidad y con el apoyo de ingenieros del sector privado, que se hicieron
presentes con diversos materiales. El primer muro de este tipo se realizó en el cruce
peatonal de los barrios Blanqu Blanquizal y Olaya Herrera, beneficiando a más de
500 personas que lo utilizan diariamente.
Actualmente, se está trabajando en un tercer muro en el barrio Nueva Villa de La
Iguana. Las llantas son materiales no reciclables, cuya degradación tarda
Aproximadamente 350 años, por lo cual su uso en la fabricación de muros se
convierte en una solución medio ambiental de gran impacto. Adicional que se hace
partícipe la comunidad al no necesitarse mano de obra muy calificada para su
construcción. (CARMONA G., 2014).
1.4 Práctica de Construcción de Trinchos con Llantas como Estrategia de
Recuperación de Suelos Erosionados en los Cerros Tutelares de Cali.
En el Cerro de la Bandera, se realiza en la actualidad una explotación artesanal de
carbón, lo cual viene afectando de modo significativo la estabilidad de la zona,
debido al depósito de materiales provenientes de la extracción minera, en sitios que
pueden ser removidos bien sea por las aguas lluvias o las aguas derivadas de la
escorrentía, en los periodos de lluvia.
La vegetación predominante está representada por varias gramíneas, ciperáceas y
algunas malezas de hoja ancha, que dinamizan la recuperación natural de la zona
por regeneración natural, la cual en forma desafortunada es impactada por las
quemas que afectan esta zona, sobre todo en los periodos de verano de junio, julio
y agosto en el segundo semestre y de enero, febrero y marzo en el primer semestre.
Se observó la presencia de las áreas erosionadas producto de la minería, al mismo
tiempo se observan los procesos de regeneración natural favoreciendo la cobertura
22
de los suelos de la zona.7 Una vez definido el sitio de construcción del trincho en
llantas se procede a trazar una especie de terraza a nivel, sobre la cual van ubicadas
las llantas, las llantas son colocadas a nivel, por una parte para dar la estructura a
la trinchera, y por otro para dar al mismo el consolidado aplomo, y así de este modo
evitar su movimiento o inestabilidad, la primera línea de llantas, debe quedar
nivelada y firmemente asentada, a fin de favorecer el asentamiento de las otras
llantas, que darán la altura necesaria al trincho, cuando hay disponible rocas, las
llantas son llenadas a fin de poder dar solidez a las mismas y así de este modo
poder dar una adecuada resistencia y aplomo al trincho.
1.5. Proyecto de construcción de un muro de gaviones de 960 m3.
Los muros de gaviones trabajan como muros de gravedad, siendo su función
principal la de soportar los empujes laterales del terreno. Específicamente, estas
estructuras son diseñadas para el empuje activo del terreno, dado que por su
flexibilidad, es de esperar que se den las deformaciones del suelo suficientes para
que se alcance esta condición, con la correspondiente reducción de la resistencia
cortante, en relación a la condición de reposo. Por otra parte, se debe tener presente
que el muro en sí, es una estructura drenante, por eso no es posible que se generen
empujes a causa del agua. Sin embargo, debe verificarse esta condición en sitio, de
manera que se tenga garantía de que no existan elementos que permitan la
acumulación de agua tras el muro, con los consecuentes empujes horizontales.
En Mecánica de Suelos se admite que la resistencia al corte de los suelos sigue el
criterio de falla de Mohr-Coulomb, según el cual la resistencia en cualquier plano de
falla potencial dentro del suelo es función del esfuerzo normal efectivo que actúa
sobre él. Sin embargo, debido a la dificultad de realizar el análisis de esfuerzos
7 MARTÍNEZ ASTUDILLO, Freddy Adalberto. Práctica de construcción de trinchos con llantas como estrategia de recuperación de suelos erosionados en los cerros tutelares de Cali Colombia (en línea). Santiago de Calí: Universidad del Valle (citado 19 septiembre, 2014). Disponible en Internet: <URL: http://eidenar.univalle.edu.co/docentes/catedra/docs/fmartinez/trinchos%20LLANTAS.pdf>
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efectivos a corto plazo en suelos de baja permeabilidad, a menudo se recurre utilizar
los esfuerzos totales. (VENEGAS, Junio del 2008)
Teoría de Coulomb Para el cálculo del empuje de tierras se utiliza, por lo general, el
método de Coulomb. Este se basa en que en el instante del desarrollo final de la
resistencia del suelo se forman superficies de deslizamiento o de rotura, que
delimitarán una porción del terreno que se desplazará en relación al resto.
2. ALCANCES Y LIMITACIONES
El alcance de la investigación es brindarle a la comunidad del barrio Bella Flor de la
localidad de ciudad bolívar alternativa para que puedan solucionar la problemática
ya mencionada.
Una alternativa para la estabilización de taludes es la implementación de muros de
llantas, con relleno del material existente de la zona y con una cubierta vegetal para
evitar nuevas invasiones, esto ayudaría también a un tema económico – social, en
donde la comunidad pondría la mano de obra y el material saldría de la misma zona.
El siguiente trabajo de investigación estará enmarcado de acuerdo a los siguientes
aspectos:
Figura 1: superficie de rotura.
24
2.1 Temática.
El aprovechamiento del material reciclable y existente de la zona en este caso las
llantas, escombros, material suelto de la montaña son un aporte a la ingeniera y un
aporte a la descontaminación de medio ambiente del barrio La Capilla.
2.2 Temporal.
Este trabajo se desarrollara en el lapso de tiempo comprendido en el periodo
académico del primer semestre del 2016, en el cual se llevara a cabo las
investigaciones documentales que nos permitan dar recomendación acerca del uso
de estos materiales alternativos en el barrio bella flor; la limitación puede ser que en
el lapso de tiempo mencionado no se alcance a realizar a cabalidad las metas
propuestas en el proyecto.
3. MARCO TEORICO
3.1 Estructuras de Contención
3.1.1 Sistemas de Estabilización de Taludes y Laderas.
Existe una gran variedad de sistemas de contención y estabilización de taludes,
utilizados a lo largo del tiempo, para tratar de resolver problemas de derrumbes o
desprendimientos de grandes masas de terreno. En general, se puede plantear una
clasificación en la que tuviéramos en cuenta cuál es el objetivo de la intervención
sobre el talud o la ladera.
Para hablar de sistemas de estabilización propiamente dicha, en los que se
pretende actuar sobre una gran masa de terreno inestable que puede provocar
fenómenos de deslizamiento profundo mediante planos o círculos de rotura; o bien,
25
sistemas de contención, aplicables a taludes de menor entidad o de menor masa de
terreno movilizada.
El caso más habitual sobre el talud, suelen ser de varios tipos y combinadas entre
sí, y todas ellas van encaminadas a conseguir un coeficiente de seguridad admisible
frente al deslizamiento posible. Se puede destacar distintas actuaciones para
conseguir dicho objetivo. 8(Desmonte de tierras de la ladera para descargar el talud,
suavizando pendientes en las zonas más desfavorables, y refuerzo del pie del talud
para contener y perfilar su derrame (véase la Figura 2 y 3).
Fuente. CANDELA GONZÁLEZ, J. Sistemas de estabilización de taludes y
laderas- casos prácticos (en línea) . Madrid: Grupo Terratest (citado 14
noviembre, 2014). Disponible en Internet: <URL:
http://www.terratest.es/docs/simposiotaludespt.pdf>.
8 CANDELA GONZÁLEZ, J. Sistemas de estabilización de taludes y laderas- casos prácticos (en línea). Madrid: Grupo Terratest (citado 14 noviembre, 2014). Disponible en Internet: <URL: http://www.terratest.es /docs/simposiotaludespt.pdf>.
Imagen 1: Desmonte de Tierra para Descargar Talud
26
Fuente. CANDELA GONZÁLEZ, J. Sistemas de estabilización de taludes y
laderas- casos prácticos (en línea). Madrid: Grupo Terratest(citado 14 noviembre,
2014). Disponible en Internet: <URL:
http://www.terratest.es/docs/simposiotaludespt.pdf>.
3.2 Muros de Llantas para Proteger Caminos y Terrenos.
Los muros de llantas sirven para proteger caminos y terrenos que tienen amenazas
de derrumbes siendo útil en la estabilización de taludes y laderas inestables a través
de la retención del suelo. Por su forma geométrica circular permite construir infinidad
de diseños según la forma y tamaño del área a proteger. Los muros tienen larga
duración y resistencia a la acción de agentes naturales como el agua y el suelo
mismo, su construcción es sencilla y de fácil aceptación a las comunidades.
El muro de llantas es funcional porque el soporte se da por su propio peso de
gravedad, su estabilidad se incrementa por una sobre posición de llantas armadas
e inclinadas hacia atrás, entre los diversos niveles o filas de llantas que se colocan
de abajo hacia arriba a modo de escalera, el uso de tierra como relleno en su interior
puede incrementarse agregando cemento en proporciones de 20:1 debidamente
Imagen 2: Suavizar Pendientes en las Zonas Desfavorables
27
mezclado en seco y compactado, todas las llantas van armadas entre sí con
alambre galvanizado debidamente trenzado y ajustado.9 A continuación se
nombraran algunos:
El muro tiene una alta duración y funcionalidad, dadas las características del
material de las llantas
Tiene alta resistencia a la lluvia, rayos solares y vientos.
El costo económico es bajo comparado con otros sistemas constructivos como
gaviones o muros de contención, adicional es flexible, deja pasar el agua y
permite la revegetación.
Evita la contaminación, aleja cualquier tipo de enfermedad
En el sector se potencialidad la facilidad de obtener llantas, fácil de construir y
de manejar por la comunidad.
Permite un fácil mantenimiento del muro10.
Erosión: en un proceso natural de naturaleza física y química que desgastan y
destruyen los suelos y rocas de la corteza de un planeta, en este caso, de la
Tierra.
9 CANDELA GONZÁLEZ, J. Sistemas de estabilización de taludes y laderas- casos prácticos (en línea). Madrid:
Grupo Terratest (citado 14 noviembre, 2014). Disponible en Internet: <URL:
http://www.terratest.es/docs/simposiotaludes pt.pdf>.
10 CANDELA GONZÁLEZ, J. Sistemas de estabilización de taludes y laderas - casos prácticos (en línea). Madrid: Grupo Terratest (citado 14 noviembre, 2014). Disponible en Internet: <URL: http://www.terratest.es /docs/simposiotaludes pt.pdf>.
28
La erosión terrestre es el resultado de la acción combinada de varios factores,
como la temperatura, los gases, el agua, el viento, la gravedad y la vida vegetal
y animal. En algunas regiones predomina alguno de estos factores, como el
viento en las zonas áridas. (Astronomía Educativa: Tierra, 2014)
Talud: es el término que se utiliza para designar a la acumulación de fragmentos
de roca partida en la base de paredes de roca, acantilados de montañas, o
cuencas de valles. Estos depósitos típicamente poseen una forma cóncava
hacia arriba, mientras que la máxima inclinación de tales depósitos corresponde
al ángulo de reposo correspondiente al tamaño promedio de las rocas que lo
componen. (wikipedia, 2014)
3.3 Sistemas de Estabilización de Taludes y Laderas:
Existe una gran variedad de sistemas de contención y estabilización de taludes,
utilizados a lo largo del tiempo, para tratar de resolver problemas de derrumbes o
desprendimientos de grandes masas de terreno. En general, se puede plantear una
clasificación en la que tuviéramos en cuenta cuál es el objetivo de la intervención
sobre el talud o la ladera.
Para hablar de sistemas de estabilización propiamente dicha, en los que se
pretende actuar sobre una gran masa de terreno inestable que puede provocar
fenómenos de deslizamiento profundo mediante planos o círculos de rotura; o bien,
sistemas de contención, aplicables a taludes de menor entidad o de menor masa de
terreno movilizada.
El caso más habitual sobre el talud, suelen ser de varios tipos y combinadas entre
sí, y todas ellas van encaminadas a conseguir un coeficiente de seguridad admisible
frente al deslizamiento posible. Se puede destacar distintas actuaciones para
conseguir dicho objetivo. (J, 14 NOVIEMBRE DEL 2014).
29
3.4 Métodos de estabilización. Se puede reconformar un talud de corte para
incrementar su estabilidad por diferentes métodos. Los más utilizados son los
siguientes:
3.4.1Tendido y conformación del talud. El tendido de un talud de corte es un
método apropiado y económico que se utiliza para reparar deslizamientos pequeños
y medianos poco profundos. También es conveniente en excavaciones de cortes
nuevos o como medida correctiva de deslizamientos incipientes. Tender el talud
resulta ser lo más indicado en condiciones desfavorables como meteorización,
fracturación, acción del agua o por tratarse de materiales diferentes de los que
predominan en un
Tramo.
3.4.2Terraceo o escalonamiento del talud. Este método se aplica propiamente a
taludes empinados en los que el tendido es difícil y es una medida bastante útil en
carácter preventivo pero requiere consideraciones de diseño cuidadosas. El
terraceo ayuda a controlar la erosión y a retener detritos provenientes de
deslizamientos pequeños. El talud se debe terracear de tal forma que el agua de
escorrentía sea recolectada y conducida fuera del área de deslizamiento.
3.4.3 Construcción de trincheras estabilizantes. Las trincheras estabilizantes
aumentan la resistencia a la falla y sirven además como drenajes profundos. Estas
deben extenderse en la mayor parte de la zona inestable, o al menos en toda la
longitud de la pata y deben ser llevadas hasta la roca o por lo menos hasta terreno
muy firme bien por debajo de la superficie de rotura.
3.4.3 Construcción de rellenos de contrapeso de suelo y roca en la pata del
talud.
Son utilizados principalmente para proporcionar fuerzas resistentes en la pata del
talud fallado. También se utiliza para reparar pequeños deslizamientos en los que
30
la pata del talud este sobre empinado como resultado de la erosión o la construcción
deficiente. El volumen de relleno de contrapeso puede estar entre la cuarta parte y
la mitad del volumen de la masa de suelo inestable, y puede extenderse más allá
del área fallada, este no deberá colocarse en una posición tal que se incrementen
las fuerza inestabilizantes en la masa de falla. (PECK Ralph B., 1999 ).
3.5 Cifras de llantas en Colombia.
Con el consumo de recursos de la población humana, cada vez se hace más difícil
el manejo y disposición de los materiales de desecho generados, especialmente de
residuos, tales como las llantas, que son no biodegradables, lo que conlleva a una
contaminación ambiental que puede llegar a ser desproporcionada. Las llantas en
Colombia no son consideras como un residuo peligroso, sin embargo los
productores buscan que sean devueltas para contribuir a el reciclaje,
aprovechándolo en otras actividades como agregado asfáltico o el reencauche, así
como evitar las quemas en espacios a cielo abierto y como combustibles en
actividades informales.
El Ministerio de Ambiente promueve unas ideas con el fin de originar una gestión
ambiental apropiada para los residuos posconsumo con el fin de que sean
sometidos a sistemas de gestión, impidiendo que la disposición final de los residuos
se haga en conjunto con los residuos de origen doméstico. Esta estrategia implica,
la responsabilidad extendida del productor, donde los fabricantes e importadores de
productos son quienes establecen sus proyectos de devolución de residuos, a
través de los cuales los consumidores devolverán los productos cuando estos
cumplan su vida útil.
El principal problema de las llantas se refiere al volumen que ocupan, adicional a su
lenta degradación y la alta generación. Hace años las llantas se depositaban en
rellenos sanitarios, reduciendo su vida útil y elevando los factores de contaminación.
En la actualidad como se mencionaba anteriormente se prohíbe la disposición de
31
llantas en rellenos sanitarios ya que se implementan estrategias de recolección por
el ministerio de ambiente, adecuando así lugares apropiados y con todas las
garantías para hacer la menos intervención posible con el medio ambiente. Según
estudios realizados por el ministerio de Ambiente, en el año 2007, la generación de
llantas en Colombia por región, son las siguientes:
El crecimiento de la industria automotriz genera una mayor cantidad de llantas lo
que permite que la disposición final de estos residuos no sea la acertada. Se estima
que en Colombia la disposición final de llantas usadas durante el 2007 corresponde
a las siguientes cifras:
Tabla 1: Generación de llantas en el año 2007 en Colombia Ministerio de ambiente,
vivienda y desarrollo territorial. Gestión diferencial de llantas postconsumo, 2007
32
El ciclo de vía de las llantas requiere del uso de materias primas e insumos, a la vez
que se generan residuos, desechos o subproductos que si no son debidamente
manejados pueden afectar negativamente el medio ambiente. A las llantas se les
debe hacer un correcto almacenamiento, que estén en lugares secos, ventilados,
no expuestas al sol; se deben alejar de sustancias químicas, de objetos que pueda
romper el caucho y superficies que absorban el calor como el asfalto.
3.6 Usos de las llantas de desecho
Muchas empresas han desarrollados proyectos con el fin de reutilizar las llantas
usadas en otras aplicaciones diferentes al uso comercial que tienen, con el fin de
contribuir con el medio ambiente y disminuir los altos volúmenes de llantas que se
generan a diario en nuestro país. A continuación se muestra la descripción de
algunas aplicaciones que se desarrollan con las llantas usadas, contribuyendo con
el medio ambiente.
3.6.1 Fabricación de pisos decorativos
Este sistema consiste en utilizar los residuos de llantas como materia prima para la
implementación de pisos decorativos de caucho.
Tabla 2: Disposición final de las llantas usadas en Colombia. Ministerio de ambiente,
vivienda y desarrollo territorial. Gestión diferencial de llantas post-consumo.
33
Los pisos de caucho son utilizados en diferentes aplicaciones y tienen
características y propiedades que los identifican, como se describe a continuación.
Durabilidad: La resistencia a la abrasión permite aguantar diferentes condiciones
de uso.
Absorción de sonido: Las características y propiedades que presenta el caucho
permite evitar todo tipo de residuos molestos.
Aislante eléctrico: Por las propiedades del caucho permite actuar como aislante
eléctrico cumpliendo las normas que lo rige.
Antideslizante: se hacen seguros en sitios como escalera, rampas por su bajo
coeficiente de deslizamiento.
Mantenimiento: Se hacen indispensables para lugares de alto transito sin
necesidad de muchos cuidados especiales. Presenta bajos costos en el
mantenimiento
Confortable: Estos pisos de goma por su flexibilidad se hacen más confortables
para trabajar.
Imagen 3: Apariencia de los pisos decorativos fabricados por Play-Time.
Pisos antigolpes Playtime Colegio Misericordia de Flores (Argentina).
34
3.6.2 Llantas usadas en Pavimentos
Hoy en día se construyen carreteras ecológicas, tomando mayor relevancia ya que
conlleva al desarrollo sostenible, que es a lo que cada país le apunta con el fin de
satisfacer necesidades sin comprometer los recursos y posibilidades de las
generaciones futuras. Las llantas son utilizadas en esta metodología con el fin de
establecer mejoras mecánicas de las mezclas asfálticas cuyos beneficios son los
siguientes (Barrientos C 2010):
Aumentar la rigidez a altas temperaturas de servicio mejorando la resistencia de
las mezclas asfálticas a la deformación permanente.
Aumentar la viscosidad, permitiendo mejores espesores de película en el
agregado de las mezclas asfálticas abiertas y reduciendo la exudación en
tratamientos superficiales.
Reducir la rigidez a bajas temperaturas, evitando la figuración térmica. Mejorar
la resistencia a la fatiga de las mezclas asfálticas. Reducir el endurecimiento en
servicio, ampliando la vida útil de las mezclas asfálticas, ya que se mantienen las
ventajas iníciales.
Imagen 4: Preparación del material (Barrientos C 2010).
35
3.6.3 Construcción de sillones con llantas de desecho.
El reusó de las llantas puede ser una alternativa para generar oportunidades de
negocio en zonas de ingresos económicos bajos. La aplicación de llantas en sillones
presenta diferentes tipos de valor agregado, como la utilización de materiales de
desecho, la fabricación artesanal y el diseño ergonómico (Durán X. et al. 2013). La
creación del sillón contempla 3 etapas:
Creación del diseño en 3D,
Desarrollo de un prototipo a escala
La fabricación del sillón a tamaño real.
3.6.4 Uso de las llantas recicladas como sistema de contención.
Ante la necesidad de reciclar llantas de desecho, han surgido investigaciones en las
que se plantea su reutilización, como por ejemplo en su uso como material de
Imagen 5: Actividades desarrolladas durante la fabricación de sillón a partir
de llantas (Durán X. et al. 2013).
36
refuerzo en la construcción de muros de tierra para la estabilización de taludes. Las
investigaciones se basan principalmente en evaluar el comportamiento de estas
estructuras como estructuras de contención, empleando no solo evaluaciones
experimentales, sino también análisis numéricos del sistema llanta y tierra de
refuerzo. Para el manejo de estos residuos no biodegradables, la empresa
Kabushiki-Kaisha Kansai, desarrolló una tecnología que permite el reciclaje de
residuos sólidos, donde se incluyen actividades de recuperación.
La empresa también comenzó a ofrecer tiras de neumáticos para la utilización de
combustibles. La primera investigación para el uso de refuerzo en suelos con
neumáticos viejos, fue realizada en Francia en 1976.
Los análisis presentaron buenos resultados al considerar refuerzo con neumáticos
de paredes verticales en suelo, o en laderas (Long N. T. 1993). El primer proyecto
en Inglaterra usando llantas recicladas, se desarrolló con la construcción de un muro
experimental de gravedad en West Yorkshire (Huat et al. 2008) realizaron una
investigación sometiendo llantas de R12 y R15 a ensayos de tracción.
La primera prueba incluyó la medición de la resistencia de la llanta al ser sometido
a alargamiento, aplicando una tensión a una velocidad constante de 50 mm/min,
hasta llevarlo a ruptura, registrando la fuerza al momento de la falla.
La resistencia a tracción medida fue de 55,81 kN, con una desviación de 15,19 kN.
Posteriormente se realizaron pruebas de tracción en tiras neumáticos, sin embargo
la prueba de campo más representativa fue la realizada a gran escala, para evaluar
un muro de tierra armada conformado con llantas de reciclaje.
37
El sistema de confinamiento consistió en unir llantas para rellenarlas con suelo
residual cohesivo, puestas en capas sucesivas a manera de estructura. Las llantas
fueron atadas entre sí con una cuerda de polipropileno y colocadas en capas
escalonadas hasta alcanzar 7,0 m de ancho por 5,0 m de altura en un ángulo de
inclinación de 45°. La estructura fue monitoreada con placas de asentamiento y
celdas de presión.
Los asentamientos de la estructura fueron de 14, 26 y 59 mm para las placas
colocadas en el muro, Los resultados en general fueron buenos, considerando que
además la compactación no estaba en 90% de la máxima densidad en seco. (Lazizi
et al. 2014) presentaron un análisis numérico para evaluar el comportamiento de
muros con relleno de arena, uno de los cuales estaba reforzado con la inclusión de
llantas. Los resultados mostraron que el valor de falla elástica de Von Mises era
mucho menor para la estructura con el lleno reforzado, lo que indica que se genera
una mayor estabilidad para la estructura conformada.
Para la evaluación de los parámetros de suelo que intervienen en el sistema de
suelo reforzado con llantas de reciclaje, (Baroni & Specht 2006), realizaron un
análisis paramétrico basado en ensayos de laboratorio con diferentes tipos de
llantas, considerando la altura del muro, las características del suelo del lleno,
Imagen 6: Vista general de la obra desarrollada con llantas de refuerzo (Huat et al. 2008).
38
presencia de niveles de agua y el ángulo de fricción interna del suelo; además
presentan un análisis estadístico de la influencia de cada variable en el sistema y
especialmente en la base de la estructura dimensionada.
Entre los resultados obtenidos por (Baroni et al. 2012), se encuentra la variación del
peso específico de un mismo suelo según el tipo de llanta que sea utilizada para la
construcción del muro, donde se concluye que la variación en los valores del peso
específico del material, radica en la manera como se realice el llenado y la
compactación del material y dependiendo de la facilidad que se tenga para realizar
el llenado y compactación al interior de la llanta.
Figura 2: Asentamientos presentados en las placas dispuestas en el muro reforzado con llantas recicladas
Tabla 3: Pesos específicos en el sistema de suelo reforzado con llantas
modificado de (Baroni et al. 2012).
39
(Baroni et al. 2012), también evaluaron el comportamiento de una estructura
construida en la margen de un talud de un arroyo, en el cual se efectuó inicialmente
la limpieza y nivelación del terreno en la cual se puso un geotextil y un elemento
filtrante para el control del aguas provenientes de la ladera. Posteriormente se
pusieron las llantas en dos filas en una distribución ortorrómbica, con el fin de
garantizar un mayor entrelazado entre el sistema que contribuyera a una mayor
estabilidad.
Las llantas de la estructura fueron unidas entre sí, con alambre galvanizado No. 16
y rellenas con bloques de roca, ante la posibilidad de erosión interna causada por
el flujo del agua del arroyo. En la figura siguiente se observa el esquema de la
configuración realizada en campo.
Figura 3: Planta inferior del muro en llantas (modificado: Baroni et al. 2012).
40
Los análisis indican que el conjunto (llanta, agregado y geotextil) puede ser descrito
como un material permeable y que absorbe las deformaciones en conjunto. En
cuanto a la estructura, el muro con sección transversal de 2,30 m, se presentó como
una alternativa segura para la contención del talud de 2,60 m de altura cuyos
esfuerzos horizontales se estimaron en 20,28 kN/m. Además de ser económico,
este tipo de muros de contención son una solución ambiental para la reutilización
de llantas recicladas (Baroni et al. 2012). Un amplio proyecto de investigación fue
desarrollado en la PUC en Río de Janeiro con el propósito de estudiar la utilización
de llantas usadas en obras de ingeniería civil, especialmente en su uso en la
construcción de muros de tierra (Sieira 2009).
El proyecto estuvo centrado en la construcción de un muro experimental
instrumentado, ejecutado con llantas colocadas en filas horizontales. En el muro,
las llantas fueron amarradas con alambre o con cuerda y rellenadas con suelo
compactado (Sieira et al. 2001). El muro se construyó en un área plana en Río de
Janeiro, cercano a una ladera que presentaba señales de inestabilidad,
considerando para éste una longitud de 60,0 m y una altura de 4,0 m, para lo que
Figura 4: Sección transversal del muro construido modificado: (Baroni et al, 2012)
41
se utilizaron 15 mil llantas recicladas. Se usaron llantas de 0,60 m de diámetros y
de 0,20 m de ancho, las cuales son las dimensiones típicas de autos particulares.
Las llantas eran puestas de manera horizontal, amarradas entre sí y posteriormente
rellenas con material residual característico de la zona, el cual era compactado al
interior de la llanta. Detrás del muro fue ejecutado un lleno con el mismo tipo de
material utilizado para rellenar las llantas. Al finalizar la construcción del muro, fue
adicionada una sobrecarga de 2,0 m de altura de suelo sobre el lleno construido en
la parte posterior al muro.
La construcción del muro fue realizada con equipos leves y sin la necesidad de
mano de obra calificada. Después de la limpieza y la nivelación del terreno, se
dispuso una primera hilera de llantas directamente sobre la superficie. Las demás
hileras fueron puestas de manera intercalada, de tal manera de formar una
estructura entrelazada con hileras desalineadas y con menos espacios de vacíos
(Sieira 2009).
Figura 5: Sección transversal típica del proyecto (modificado Sieira, 2009).
42
Después de la fase de amarrado, los espacios vacíos fueron rellenos con suelo local
y compactado, en camadas de 0,25 m de espesor. La compactación del suelo en el
interior de las llantas fue ejecutada con un compactador hidráulico manual. La
construcción del muro de llantas consiste en una secuencia de operaciones tales
como la colocación de las llantas, la unión mediante amarre de las llantas,
compactación del suelo en el interior de las llantas y colocación de la fila de llantas
sub-siguiente. El proceso se repite hasta alcanzar la altura específica del proyecto.
El trabajo desarrollado (Medeiros et al. 1997) tuvo como principales objetivo analizar
la viabilidad de construcción de muros de llantas, determinar los parámetros
representativos del material compuesto (Suelo-llanta) y analizar las deformaciones
en el muro. El peso específico del material fue determinado a partir de ensayos de
densidad en campo. Los resultados indican que el peso específico del conjunto
suelo-llantas varía entre 15,5 kN/m3 cuando se utilizan llantas enteras y de 16,50
kN/m3 cuando son utilizadas llantas cortadas. De esta manera se verifican que la
remoción de una banda lateral, produce un material con mayor densidad, teniendo
en cuenta la mayor facilidad de compactación del suelo en el interior de las llantas.
La deformación de las diferentes secciones del muro fueron analizadas
numéricamente a partir de un programa de elementos finitos utilizando los
parámetros definidos por (Sieira et al. 2001), obteniéndose módulos de deformación
iguales a 1,8, 2,5, 3,0, y 2,5 MPa para las diferentes secciones analizadas.
De la misma manera que con el peso específico, se presentó mayor rigidez del
conjunto suelo-llantas en las que se cortó el borde lateral de las llantas. Los análisis
se realizaron confrontando los desplazamientos horizontales medidos por la
instrumentación instalada en campo (inclinómetros), con los previstos en los análisis
numéricos.
Con base en los análisis realizados, se pudo concluir que la remoción de la banda
lateral de la llanta reduce de manera significativa la magnitud de los
43
desplazamientos con una diferencia de aproximadamente de 12,0 mm. En el caso
del elemento de amarre, se concluye que el uso de alambre reduce los
desplazamientos horizontales en hasta un 20%. La elección del tipo de amarre
también llevó a considerar aspectos prácticos para facilitar la construcción del muro.
Durante el proceso constructivo, se verificó que mientras el alambre permite ser
ajustado con alicate común, el amarre con cuerda es más trabajoso y demorado
debido a que requiere la ejecución de un nudo especial del tipo marinero.
La construcción del muro experimental desarrollado por (Sieira 2009) mostró la
viabilidad de la técnica como una alternativa que combina la eficiencia mecánica de
la llanta y el bajo costo para su ejecución, al compararse con alternativas
convencionales de estabilización de laderas. Además, es importante resaltar la
facilidad constructiva con la que se puede efectuar este tipo de solución.
En Colombia, se han desarrollado casos exitosos usando muros en llantas para la
estabilidad de taludes como sistemas de contención, por ejemplo el muro construido
con llantas en tierra armada en el barrio Fuente Clara, sector La Iguaná de la ciudad
de Medellín.
Figura 6; Comparación de los desplazamientos horizontales presentados en las llantas con bandas laterales cortadas contra las
llantas enteras (modificado Sieira et al. 2001).
44
La construcción de esta obra de mitigación contó con la participación activa de la
comunidad y con el apoyo de ingenieros del sector privado, que se hicieron
presentes con diversos materiales (Carmona G. 2014).
El sector intervenido presentaba inestabilidad, debido a las filtraciones de aguas y
a las continuas lluvias, por lo que se hizo necesaria la construcción de un sistema
de contención para la protección del sector, razón por la cual, la Secretaría de
Desarrollo Social por medio del equipo técnico de la Gerencia de La Iguaná, brindó
acompañamiento y capacitación a la comunidad en la elección, corte y amarre de
las llantas, para que participaran en la construcción. El primer muro de este tipo se
construyó en el cruce peatonal de los barrios Blanquizal y Olaya Herrera,
beneficiando a más de 500 personas que lo utilizan diariamente.
En el Cerro de la Bandera en la ciudad de Cali, se realizaba una explotación
artesanal de carbón, lo cual afectó de modo significativo la estabilidad de la zona.
Se observó la presencia de áreas erosionadas producto de la minería, al mismo
tiempo se observaron procesos de regeneración natural favoreciendo la cobertura
de los suelos de la zona. Se consideró la ejecución de una especie de terraza a
nivel, sobre la cual van ubicadas las llantas, para formar unos trinchos.
Las llantas fueron colocadas a nivel, por una parte para dar la estructura a la
trinchera, y por otro para dar al mismo el consolidado aplomo, y así de este modo
evitar su movimiento o inestabilidad.
La primera línea de llantas, debe quedar nivelada y firmemente asentada, a fin de
favorecer el asentamiento de las otras llantas, que darán la altura necesaria al
trincho. Cuando hay disponible rocas, las llantas son llenadas con las mismas con
el objetivo de dar solidez a las estructura y de este modo dar una adecuada
resistencia y aplomo al trincho (Martínez A. 2007).
45
3.6.5 Construcción de muros de tierra reforzada con llantas de desecho en la
actualidad.
La empresa Compañía de Suelos Constructores y Consultores S.A.S en cabeza del
Ingeniero José Ignacio Sierra Valencia es pionera en Antioquia en la construcción
de muros de tierra reforzada con llantas de desecho y desde el año 2001 viene
desarrollando obras con la implementación de este sistema.
La principal limitante con la que cuenta esta empresa para el diseño y la
construcción de los muros de tierra reforzada con llantas de desecho es que no
tienen un soporte académico ni matemático que avale sus diseños, además de no
hacer un análisis riguroso del comportamiento de la estructura como lo especifican
las diferentes normas de diseño como son la NSR-10, el Código de Puentes y las
normas internacionales AASHTO.
La Empresa Compañía de suelos diseña y construye los muros de tierra reforzada
con llantas de desecho recicladas, manila de polipropileno de diferentes diámetros
y un material de lleno seleccionado según lo específica la norma Invías, el grado de
compactación deberá ser mínimo del 95% y la densidad máxima del ensayo de
Proctor Modificado de laboratorio.
Imagen 7: Muro de Tierra reforzado con llantas de desecho construido en
Musicreando, sector las palmas del municipio de Medellín.
46
A continuación se relacionan algunos de los muros diseñados y construidos por la
empresa Compañía de Suelos Constructores y Consultores S.A.S desde el año
2001.
En Itagüí: Dos muros de 7.30 m. y 4.30 m. 2001.
Santa Bárbara: Muro de 2.50 m. 2002.
En el Municipio de El Retiro, muro de 4.0 m. x 15 m. Septiembre de 2003.
Clariant Colombia S.A., muro de 2.60 m. x 23,0 m. Enero de 2004.
En el Municipio de El Retiro, El Barcino dos muros de 4.0 m. y 4,50 m. x 14,60 y
22,40 m. Noviembre de 2004.
En el barrio Caicedo se construyeron dos muros de 2,50 m. x 8,0 m. y 6,0 m. 2005.
Cancha Los Gómez. 20,0 m. x 5,50 m. 2005.
Colegio Jorge Robledo. 26.50 m. x 3,10 m. Mayo de 2006
Rio Pantanillo. Municipio de El Retiro ( Ant ). 3,30 m. x 35,0 m.
Rio Pantanillo No 2. Municipio de El Retiro ( Ant ). 3,50 m. x 30,0 m.
Sector El Portento. Municipio de El Retiro ( Ant ). 3,30 m. x 35,0 m.
Sector Pontezuela. Municipio de Ríonegro ( Ant ). 2,80 m. x 12,50 m.
Sector Chapineros. Municipio de El Retiro ( Ant ). 2,80 m. x 13,0 m.
Sector El Portento. Municipio de El Retiro ( Ant ). 7,70 m. x 17,0 m.
Sector Pantanillo. Municipio de El Retiro ( Ant ). 5,40 m. x 10,40 m.
Sector Tabacal. Municipio de El Retiro ( Ant ). 6,70 m. x 31,50 m.
Sector Los Medios - Tabacal. Municipio de El Retiro ( Ant ). 3,50 m. x 15,10 m.
Sector Chapineros. Municipio de El Retiro ( Ant ). 5,70 m. x 12,10 m.
Sector La Tolda – Tabacal. Municipio de El Retiro. 3,50 m. x 6,70 m.
47
Sector Puente Pelaez. Municipio de El Retiro. 3,25 m. x 10,20 m.
Sector Lejos del Nido. Municipio de El Retiro. 3,10 m. x 8,80 m.
Sector Los Salados. Muncipio de El Retiro. 4,50 m. x 3,75 m.
Municipio de Betulia. 11,50 m. x 4,0 m.
Sector de Pontezuela. Municipio de Ríonegro. 2,50 m. x 8,40 m.
Sector Belén. Municipio de Ríonegro. 5,0 m. x 6,70 m.
Floristería Jardines del Portal. Municipio de La Ceja. 3,0 m. x 17,0 m.
Urbanización Reserva del Tesoro. 3,25 m. x 10,50 m.
Barrió Blanquizal municipio de Medellín. 2,6 m x 2,6 m Septiembre de 2011
Urbanización Ipanema municipio de Ríonegro 7,0 m x 60,0 m Abril de 2012
4. MARCO GEOGRAFICO
El talud objeto de estudio se encuentra ubicada en la localidad de ciudad Bolívar,
en el barrio bella flor, correspondiente a la UPZ 67 Lucero, al sur oriente de la
ciudad de Bogotá en la vía que dirige a la vereda Quiba, aproximadamente a
unos 2 800 M.S.N.M.
La localidad de Ciudad Bolívar está ubicada al sur de la ciudad y limita, al norte,
con la localidad de Bosa; al sur con la localidad de Usme; al oriente, con la
localidad de Tunjuelito y Usme y al occidente, con el municipio de Soacha.
Ciudad Bolívar tiene una extensión total de 12.999 hectáreas (ha.), de las cuales
3.391 ha. Se clasifican como suelo urbano y 9.608 ha.
Corresponden al suelo rural, que equivale al 73,9 % del total de la superficie de
la localidad. Después de Sumapaz y Usme, Ciudad Bolívar está clasificada como
la localidad más extensa, como la tercera localidad con mayor superficie rural y
48
como la quinta localidad con mayor cantidad de área urbana. En el plano
siguiente se ubica la localidad de Ciudad Bolívar en el Distrito Capital de Bogotá,
con sus respectivos límites.
Fuente: Google Earth
5. TRABAJO INGENIERIL
5.1 DESARROLLO
A continuación se hace una descripción de las características geológicas y
geomorfológicas del contorno.
5.1.1 Geografía
Los terrenos de la zona urbana de la localidad de Ciudad Bolívar están situados a
una altitud de 2.400 metros sobre el nivel del mar (msnm) en la parte más baja y de
Talud de
estudio
Imagen 8: zona de estudio
49
3.100 msnm en su parte más alta, clasificados como piso térmico frío. Teniendo en
cuenta las temperaturas mínima 9°C y máxima 19°C, la estación climatológica
Simón Bolívar estableció una temperatura promedio de 14°C para la localidad.
Hay que tener en cuenta que, contrariamente a lo que se podría esperar de una
zona con esas características geográficas de clima frío, en esta localidad el
ambiente es generalmente seco y soleado la mayor parte del año.
Ciudad Bolívar contaba en 2008 con 326 barrios en la zona urbana y con nueve
veredas en la parte rural: Quiba Alto, Quiba Bajo, Mochuelo Alto, Mochuelo Bajo,
Pasquilla, Pasquillita, Santa Bárbara, Santa Rosa y Las Mercedes.
La zona urbana de la localidad está dividida en tres sectores:
• Sector A: está conformado por terrenos que originalmente fueron un lugar de
explotación de materiales y que actualmente son los siguientes barrios: Arabia,
Arabia Sur, Álvaro Bernal Segura, Bellavista Sur, Buenos Aires Sur, Casa de Teja,
Cordillera Sur, El Limonar, Bella Flor, El Mirador, Paraíso, El Tesoro, Florida, San
Luis, Juan Pablo II, Juan Pablo II segundo sector, La Estrella del Sur, Las Torres,
Los Alpes, Minuto de María, Naciones Unidas, Nueva Colombia, Florida Sur, Ocho
de Diciembre, Potreritos, República de Venezuela, San Joaquín del Vaticano,
Sotavento, Vereda de Quiba parte alta, Vereda de Quiba parte baja, Vereda Tierra
Colorada, Vista Hermosa, Villa Gloria, El Preciso, La Playa, Gibraltar, Altos de
Jalisco, El Bosque, La Escala, Delicias del Sur, Domingo Laín I, La Escala III, Ciudad
Milagros, El Diamante, Lucero Medio, Lucero Bajo, México II, La Alameda, Manitas,
Bellavista, Lucero Alto, Brisas del Volador, La Concepción, Mirador Nutibara,
Quintas del Sur, La Conquista, Villa Jacky, Corporación San Isidro, Villas del
Progreso, Tierra Linda, Alfa, Estrella de María, El Consuelo, Inés Elvira, Villa Diana
López, Sotavento I, Bogotá Sur, Bogotá I, Parcelación Bogotá, La Esperanza,
Cedritos del Sur II, Cedro del Sur, La Cabaña, Naciones Unidas, Santa Rosa,
Cordillera Sur, Florida Alta, La Cumbre, El Recuerdo Sur, El Tesorito, San Rafael
50
Sur, Los Duques, El Galpón, Los Urapanes, Cerros del Sur, El Socorro y República
de Canadá.
• Sector B: está conformado por predios utilizados antes como canteras y que
actualmente son los siguientes barrios: Altos de Jalisco, Bosque Sur, Bosque Sur
segundo sector, Compartir, El Triunfo Sur, Gibraltar I, Gibraltar II, José Domingo
Laín II, José María Vargas, Juan José Rondón (sector El Plan), Juan José Rondón
(sector La Casona), Villas del Diamante, Acacia Sur, Las Manitas I, Manitas II, Los
Sauces del Sur, Meissen, Méjico, San Fernando Sur, San Francisco, San Francisco
Sur segundo sector, Sumapaz, Villa Gloria Sur, Villa Gloria Sur segundo sector,
Arborizadora Baja, Candelaria la Nueva segundo sector primera etapa, Candelaria
la Nueva segundo sector segunda etapa, Arborizadora Alta, Guatiquía y La Atlanta.
• Sector C: actualmente es el sector de la localidad con mejor infraestructura y
servicios. Está conformado por terrenos que eran baldíos y que son ahora los
siguientes barrios: Candelaria la Nueva (4 etapas), Casablanca, Jerusalén (15
sectores), Juan José Rondón, Alto de la Cruz, La Coruña, Manuela Beltrán, Rincón
la Estancia, Milán, Nutibara, Peñón del Cortijo, Sierra Morena (4 sectores) y El
Perdomo. (Planeacion, 2009).
El Plan de Ordenamiento Territorial es, en esencia, la imagen deseable de la ciudad
y de su entorno a futuro y pretende consolidar la ciudad, su entorno, su estructura y
sus operaciones estratégicas de acuerdo con los fines deseables en materia
ambiental, social, económica, territorial y administrativa.
En el plano siguiente figuran los componentes primarios del Plan de Ordenamiento
Territorial, que están constituidos por el medio natural o sistema de áreas
protegidas, el suelo urbano y el suelo rural.
51
Sistema de Áreas Protegidas.
Estructura Ecológica Principal Es una categoría de suelo constituido por los
terrenos localizados dentro del suelo urbano, rural o de expansión que tienen
restringida la posibilidad de urbanizarse. Esta restricción se puede justificar por
sus características geográficas, paisajísticas o ambientales; por formar parte de
las zonas de utilidad pública donde se sitúa la infraestructura que provee los
servicios públicos domiciliarios o por ser áreas de amenaza y riesgo no
considerables para ser habitadas.
Corresponden a esta categoría las áreas de estructura ecológica principal, las
zonas declaradas como de alto riesgo no mitigable, las áreas reservadas para la
construcción de las plantas de tratamiento en la desembocadura de los ríos
Fucha y Tunjuelo y el suelo destinado a su amortiguamiento y protección
ambiental. Cabe agregar que la estructura ecológica principal tiene tres
componentes:
El sistema de áreas protegidas del Distrito Capital: es el conjunto de espacios
con valores únicos para el patrimonio natural del Distrito, de la región o de la
Nación y cuya conservación resulta imprescindible para el funcionamiento de los
ecosistemas, la conservación de la biodiversidad y el progreso de la cultura en
el Distrito Capital.
Los parques urbanos.
El área de manejo especial del valle aluvial del río Bogotá.
52
5.1.2 Geomorfología
Las distintas unidades de paisaje son el resultado de un largo proceso de evolución
de elementos naturales o biofísicos, geológicos, geo-morfológicos, climáticos,
edáficos, florísticos y faunísticos, y de una permanente dinámica de ocupación y
transformación del territorio por parte del hombre.
Las colinas bajas y montañas urbanizadas comprenden dos zonas urbanas
separadas por una franja considerada de transición urbano-rural. La primera se
localiza en el extremo norte de la localidad 19 y se evidencia como consecuencia
del proceso de expansión de Bogotá hacia la cabecera municipal del antiguo ciudad
Bolívar, el cual corresponde a la segunda zona urbana. (Planeacion, 2009)
El relieve en esta unidad, es ondulado y permite el establecimiento de obras de
infraestructura y zonas urbanas en lugares muy localizados. Se presentan suelos
moderadamente fértiles y otros con disponibilidad de materiales para la
construcción gracias a las características del material parental. Sus principales usos
son la urbanización intensiva, los cultivos restringidos y la explotación de canteras,
gravilleras y receberas.
Los elementos antrópicos se imponen sobre los bióticos y abióticos, lo que muestra
el grado de intervención y alteración de esta unidad. La geomorfología corresponde
al cuaternario, al que pertenecen dos sectores, el primero con materiales poco
sólidos que erosionan fácilmente cuando se altera su cobertura vegetal; el segundo,
perteneciente a las formaciones El Cacho, La Regadera y Ciudad Bolivar,
conformado por montañas con pendientes pronunciadas constituidas por areniscas
que se desintegran con facilidad.
Esta unidad está bañada por una gran cantidad de quebradas, el río Chisacá y la
parte alta del río Tunjuelito. Allí se localizan los embalses de Chisacá y La
Regadera. Posee una gran riqueza en flora representada en especies vegetales de
todos los hábitos de vida a los cuales se hallan asociadas una gran variedad de
especies de la fauna.
53
Estos bosques se pueden considerar como verdaderos bancos de germoplasma
que permitirán iniciar procesos de recuperación de especies nativas. Allí se
desarrolla predominantemente la actividad agropecuaria de la localidad. En algunos
sitios muy localizados se pretende adelantar actividades de conservación, como es
el caso del proyecto Parque Entre nubes.
Las montañas altas de modelado glacial y peri glacial corresponden a las zonas más
altas de la localidad, comprendidas entre los 3.350 y los 3.800 msnm y abarca las
zonas de vida correspondientes al páramo, subpáramo y al límite superior del
Bosque Altoandino. Sus características generales incluyen una alta riqueza
hidrológica, siendo la mayor parte del área la cuenca de captación de los ríos
Chisacá y Tunjuelito.
Allí existen gran cantidad de nacimientos y corrientes de agua. Esta unidad,
además, tiene un potencial pedagógico y recreativo que valdría la pena comenzar
a utilizar. Por las anteriores características de oferta, esta unidad debería ser
dedicada a la preservación; sin embargo, el área de páramo está siendo utilizada
para ganadería extensiva, mientras que el subpáramo se emplea para prácticas
agrícolas y ganaderas intensivas.
Los suelos localizados en la zona de influencia glacial por encima de los 3.500
msnm son conformados por arcillas, areniscas y cenizas volcánicas. En general,
son superficiales y de baja fertilidad y están dedicados a ganadería extensiva. Los
suelos localizados en la zona peri glacial, entre 3.000 y 3.500 msnm, se desarrollan
principalmente a partir de cenizas volcánicas y su fertilidad es diferencial.
54
5.1.3 Topografía
La topografía de Ciudad Bolívar, es en un 90 % Montañosa y el 72% de la localidad
es considerada zona rural.
La Localidad Diecinueve, ocupa terrenos comprendidos entre una altitud cercana a
los 2,400 metros sobre el nivel del mar en la parte más baja, y 3,100 msnm en su
parte más alta. Clasificándose dentro del piso térmico frío.
Por estudios geológicos y de suelos en la localidad se divide la región en once
zonas, de las cuales sobresalen las siguientes:
1. Ubicada al norte, correspondiente a un sector relativamente plano, con ligeras
inclinaciones circundado por los barrios Candelaria la Nueva, San Francisco y
Abraham Lincoln, sector corregido del río Tunjuelito, compuesto por arcillas
expansivas, que convierten el terreno en inestable amenazando las viviendas
actuales, se advierte la no continuación del proceso urbanizador.
2. Correspondiente al área delimitada por la escuela de artillería (Tunjuelito) el barrio
México al norte, la urbanización Grabada y el barrio Cortijo al sur, cuyos suelos
están compuestos principalmente por gravas areno-limosas, en esta zona el riesgo
al urbanizar se presenta por la inestabilidad del terreno, ocasionado por los rellenos
fruto de las antiguas explotaciones de material en el sector.
3. Ubicada a partir del barrio Rincón y dispuesta en sentido sur norte, abarcando
puntos como el Volador, las canteras de Peña Colorada y el tanque intermedio de
ciudad Bolívar (Sierra Morena), Cuyos suelos están conformados por estratos
arenosos y con pendientes que varían de 20° a 40°; se clasifica el sector como de
alto riesgo hacia el occidente del barrio Los Alpes. Ingeominas recomienda
urbanizar en sectores con pendientes más suaves (15 a 30°)
55
4. Localizada en predios de la vereda Quiba, conformada por areniscas duras, con
inclinaciones suaves que no superan los 20°; lo que no permite la presencia de
riesgos geotécnicos, convirtiendo la zona en apta para la urbanización.
6. METODOLÓGIA
El objetivo central de este capítulo es describir la forma y procesos que se optaron
para evaluar y desarrollar este trabajo. La metodología que se siguió, está
compuesta de una serie de etapas y fases planteadas para determinar la viabilidad
de la alternativa de estabilización de la ladera.
Tabla 4: Descripción de la metodología
ETAPAS FASES
ETAPA PRELIMINAR
Y
EXPLORATORIA
Fase I. Recopilación de datos
Visitas de campo
Descripción de la localidad
Recopilación de la información de la zona de trabajo
ETAPA
DESCRIPTIVA
Fase II. Revisión bibliográfica
Fase III. Análisis y Evaluación de la alternativa
56
ETAPA EVALUATIVA
Determinación del método de estabilización del talud.
Análisis geomorfológico del material a rellenar las
llantas.
ETAPA
CONCLUYENTE
Fase V: Revisión
Proceso constructivo del muro de tierra reforzada
con llantas de desecho
Selección de las Llantas de desecho.
Llenado en las llantas de reciclables
Fuente: Autor
6.1 ETAPA PRELIMINAR Y EXPLORATORIA
Fase I. Recopilación de datos
6.1.1Visitas de campo
En esta fase se realizaron visitas de campo al barrio bella flor en donde se
inspecciono las condiciones actuales en las cuales se encontró la montaña; De
acuerdo a estas visitas se analizó que debido al desarrollo de la actividad minera
durante mucho tiempo en esta zona se han generado los siguientes impactos:
El terreno pierde, temporalmente su cobertura vegetal, la morfología es
modificada radicalmente del área presentando procesos de erosión,
deslizamiento, y remoción de masa.
57
Muchos movimientos de remoción de masa en las zonas cercanas a los
cerros, se relacionan íntimamente con la actividad extractiva (canteras y
areneras), dado su operación antitecnica.
Las causes de agua que quedan expuestas a la contaminación con las
partículas de sedimentos, que arrastra la escorrentía a su paso por las
superficies desprovistas de vegetación de las minas y por los patios de
acopio del material. Igual se puede evidenciar con las partículas de grasa y
combustibles arrastrados desde los patios de mantenimiento y talleres.
Los impactos urbanos del desarrollo de la actividad minera se relacionan
principalmente con la generación de ruidos y vibraciones, la emisión de partículas
de aire y la generación de un alto flujo vehicular que deteriora la infraestructura vual
que en general es bastante precaria.
58
En la siguiente tabla se puede observar una síntesis de los impactos:
6.1.2 Reseña de la localidad
En los años cuarenta comienza la parcelación de grandes haciendas aledañas al
Distrito Capital, conformándose los primeros asentamientos subnormales en la
década del cincuenta, con los barrios Meissen, San Francisco, Buenos Aires, Lucero
bajo y La María, situados en las partes bajas y medias de la Localidad y cuyos
pobladores eran gentes venidas principalmente del Tolima, Boyacá y
Cundinamarca. Se estima que para los años Setenta la población había ascendido
a los 50.000 habitantes.
Tabla 5: Impactos ambientales
59
Una segunda etapa de urbanización comienza en la década del ochenta, con
asentamientos en la parte alta de las montañas dando origen a barrios como
Naciones Unidas, Cordillera, Alpes, Juan José Rendón, Juan Pablo II y otros. De
igual forma, nacen a través del programa “lotes con servicios”, con financiación del
Banco Interamericano de Desarrollo, los barrios Sierra Morena, Arborizadora Alta y
Baja, asentamientos que en menos de veinte años generaron polos de
concentración de sectores marginados tanto en el país, como en la misma ciudad.
A partir del año 1983, con el Acuerdo 11 del Concejo de Bogotá, se define el marco
jurídico y administrativo de lo que en ese entonces se denominó el Plan Ciudad
Bolívar, con el cual se pretendía "orientar el crecimiento de la Ciudad preservando
el espacio de la sabana para fines útiles agropecuarios, propiciando la expansión
urbana hacia zonas de menor adaptación agropecuaria cuya utilidad estaría
vinculada a los procesos de urbanización, constituyéndose en un ambicioso
proyecto urbano, social, e interinstitucional, que involucraba prácticamente a todas
las entidades del Distrito.
Con el Acuerdo 14 de septiembre 7 de 1983, se creó la Alcaldía Menor de Ciudad
Bolívar, a la vez que se definieron sus límites. Posteriormente, la Constitución de
1991 le da a Bogotá el carácter de Distrito Capital; en 1992 la Ley 1a reglamentó
las funciones de las Juntas Administradoras Locales, de los Fondos de Desarrollo
Local y de los Alcaldes Locales, y determinó la asignación presupuestal. Mediante
los acuerdos 2 y 6 de 1992, el Concejo Distrital, definió el número, la jurisdicción y
las competencias de las JAL. Bajo esta normativa, se constituyó la localidad de
Ciudad Bolívar, conservando sus límites y nomenclatura, administrada por el
Alcalde Local y la Junta Administradora Local, con un total de once Ediles.
Finalmente, el Decreto - Ley 1421 determina el régimen político, administrativo y
fiscal bajo el cual operan hasta hoy las localidades del distrito. (Planeacion, 2009).
60
6.1.3 Recopilación de la información de la zona de trabajo
A Partir de la información existente del estudio de suelos del barrio bella flor, las
visitas de campo, la recopilación de la información y el análisis de resultados, se
definió el área de estudio, la cual comprende un sitio considerado como critico por
fenómenos de socavación, colmatación de aguas negras y derrumbes, debido a la
no canalización de este fluido, la invasión de población desplazada y la falta de
presencia del estado.
6.2 ETAPA DESCRIPTIVA
Fase II. Revisión bibliográfica
Se inició la búsqueda de información con las tesis que se encuentran en la
universidad Distrital Francisco De Caldas Santander, teniendo como base temas
acerca de estabilización de talud.
Luego se realizó la investigación acerca de estudios realizados en el país, con
diferentes métodos de estabilización de laderas, esto con el fin de determinar la
línea base de la investigación.
6.3ETAPA EVALUATIVA
Fase III. Análisis y Evaluación de la alternativa
Determinando en qué condiciones se encontró la montaña, se determinó el método
más adecuado, el cual es la estabilización de la ladera por medio de muros de
gaviones mediante llantas reciclables.
61
6.3.1 Determinación del método de estabilización del talud.
Para la estabilización del talud de la montaña la ponderosa del barrio Bella Flor se
determinó utilizar el método de muros de gaviones utilizando llantas reciclables.
6.3.1.1 Muros de gaviones:
Están formados por la superposición de cajas de forma prismática, fabricadas
Generalmente de enrejado de alambre galvanizado, rellenadas de rocas de
pequeño tamaño.
Como ventajas y desventajas principales de los muros de gaviones, se tienen:
Tabla 6: ventajas y desventajas de muros por gavión.
VENTAJAS DESVENTAJAS
No precisan cimentación Las mallas de acero galvanizado se
corroen fácilmente en ambientes ácidos
Adaptación al terreno
Los bloques de roca no necesariamente
están disponibles en todos los sitios y
pueden condicionar
el coste de la obra
Fácil diseño y rápida construcción
Al ser muros de gravedad, su espesor
aumenta proporcionalmente con la
altura, por lo que para
grandes alturas el volumen de piedra
aumenta de tal forma que hace
antieconómica la solución
Mano de obra no especializada
62
Trabajan fundamentalmente por
gravedad
Son flexibles y son capaces de soportar
ciertos asentamientos sin fracturarse.
Presentan condiciones de drenaje y
durabilidad excelentes
Utilización de materiales de la zona
Bajo costo
Fuente: Autor
6.3.1.2. Cálculos
La mampostería gavionada consiste en una estructura paralelepipédica elaborada
con mallas metálicas de alambre galvanizado de triple torsión y rellenas con las
piedras más próximas a la obra.
Los muros de gaviones suelen ser de una altura no superior a 6 metros. Para
obtener la relación entre la altura total H y el ancho de la base B se recomienda
utilizar la siguiente fórmula:
𝐵 = 1
2∗ ( 1 + 𝐻)
𝐵 = 1
2∗ ( 1 + 4.5)
𝐵 = 2,75
Los datos utilizados usualmente en el diseño de los muros de gaviones son:
63
Tabla 7: Datos orientativos para el diseño de muros de gaviones.
Coeficiente de rozamiento entre gaviones
0,75
Peso específico de la piedra
1,8-2,4 t/m3
Tanto por ciento de huecos
20%
Paso del gavón
1,8 t/ m3
Coeficiente de rozamiento entre el terreno y el gavón
0,70
Coeficiente mínimo de compresión de seguridad al
vuelco
0,25 Mpa
Fuente: Manual de estabilización y revegetación de taludes. 2002
A continuación se muestran cuatro tipos de muro de contención de gaviones en
Función de su altura H y anchura B.
Fuente: Manual de estabilización y revegetación de taludes.2002.
Figura 7: Muros de gaviones tipo en función de su altura H y anchura B.
Cotas en cm.
64
Tabla 8: Muros de gaviones tipo en función de su altura H y anchura B. Cotas en cm.
Número de
Niveles
Tipo
Altura H
Muro (m) Anchura B (m)
1
Fachada
escalonada
Relleno plano
6
3,5
2
Fachada
escalonada
Relleno plano
4
2,5
3
Fachada
escalonada
Relleno
escalonado
6
3,5
4
Fachada
escalonada
Relleno
escalonado
4
2,5
Fuente: Ingeniería de Caminos Rurales. USDA, Forest Service.2005
6.3.1.3. Diseño del muro de Gavión
Paso 1: se determina una sección de muro
65
Nota: la zona G es un relleno compactado el cual se llenara y adecuara con
llantas usadas, y suelo de la zona.
Ese relleno G se calcula (fricción suelo – Gavión).
Donde:
ʆ = fricción suelo muro
∅= Angulo fricción interna (dependiendo de la resistencia a la compresión de la roca,
tabulado)
ʆ = 3
4 ∗ ∅
ʆ = 𝟑
𝟒 ∗ 𝟑𝟕°
ʆ = 𝟐𝟕,𝟕𝟓°
Figura 8: sección de muro
Fuente: estab ilización de taludes, Ing. Jaime Suarez D.
66
Pasó 2: se calculan los pesos del gavión y el suelo y sus brazos con respecto al
punto de giro.
𝑤 𝑏𝑎𝑠𝑒 = 2.5 ∗ 0.5 ∗ 1 ∗ 1.7 = 2.12 𝑡𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠
En este cálculo no se tiene en cuenta el peso de la base a fuera del punto de giro
por razones de la flexibilidad de esta.
𝒘 𝒄𝒖𝒆𝒓𝒑𝒐 = 4 ∗ 1 ∗ 1 ∗ 1.7 = 6.8 𝑡𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠
Brazo de la base = 2.50
2= 1.25𝑚𝑡𝑠
Brazo del cuerpo = 1.25𝑚𝑡𝑠
𝒘 𝒔𝒖𝒆𝒍𝒐 = 3 ∗ 1 ∗ 1.8 = 5.4 𝑡𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠
Brazo del suelo = 1.91𝑚𝑡𝑠
Pasó 3: se calcula el coeficiente Ka y la fuerza del suelo
𝑘𝑎 =𝑠𝑒𝑛2 ( 90 + ∅)
𝑐𝑜𝑠 ʆ [1 + √𝑠𝑒𝑛
7
4∅ 𝑠𝑒𝑛 ( ∅−𝐵)
𝐶𝑂𝑆 ʆ 𝑆𝑒𝑛 ( 90+𝐵)]
2
Donde:
∅ = 𝐴𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎
∁= 𝑐𝑜ℎ𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛
ɣ= peso unitario
ʆ= friccion suelo- muro
67
ℎ = 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑢𝑟𝑜
𝐵 = 𝑝𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑎𝑟𝑟𝑖𝑏𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑢𝑟𝑜
𝑃𝑎 = ɣ𝐻2
2∗ 𝐾𝑎
𝒌𝒂 =𝒔𝒆𝒏𝟐( 𝟗𝟎 + 𝟑𝟕°)
𝒄𝒐𝒔 𝟐𝟕.𝟕𝟓° [𝟏 + √𝒔𝒆𝒏
𝟕
𝟒 𝟑𝟕 𝒔𝒆𝒏 ( 𝟑𝟕−𝟎)
𝑪𝑶𝑺 𝟐𝟕.𝟕𝟓 𝑺𝒆𝒏 ( 𝟗𝟎+𝟎)]
𝟐
𝑘𝑎 = 0.2763
𝑃𝑎 = ɣ𝐻2
2∗ 𝐾𝑎
𝑃𝑎 = 1.8 ∗ 4.52
2∗ 0.2763
𝑃𝑎 = 5.035 𝑡𝑜𝑛
𝐻 3⁄ = 4.5
3= 1.5 𝑚𝑡𝑠
Pasó 4: Se chequea el factor de seguridad contra volcamiento.
𝛴 𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 = 𝑤 𝑏𝑎𝑠𝑒 ∗ 𝑏𝑟𝑎𝑧𝑜 + 𝑤 𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 ∗ 𝑏𝑟𝑎𝑧𝑜 + 𝑤 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 ∗ 𝑏𝑟𝑎𝑧𝑜
𝑤 𝑀𝑅 = 2.12 ∗ 1.25 + 6.8 ∗ 1.25 + 5.4 ∗ 1.95
68
𝑤 𝑀𝑅 = 21.68 𝑡𝑜𝑛 − 𝑚
𝛴 𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 𝑎𝑐𝑡𝑢𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 = 𝑃𝐴 ∗ 𝐻/3
𝑤 𝑀𝑎 = 5.035 ∗ 1.5 = 7.55 𝑡𝑜𝑛 − 𝑚
𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑟𝑖𝑑𝑎𝑑 = 𝑀𝑅
𝑀𝑎= 2.87
Pasó 5: Se chequea el factor de seguridad contra deslizamiento.
𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎𝑠 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 = 𝑝𝑒𝑠𝑜𝑠 ∗ 𝑇𝑎𝑛3
4∅
𝐹𝑅 = ( 2.12 + 6.8 + 5.4) ∗ 𝑇𝑎𝑛3
437°
𝐹𝑅 = 7.53 𝑇𝑜𝑛
𝐹.𝑆 =𝐹. 𝑅
𝑃𝑎
𝐹. 𝑆 =7.53
5.035
𝑭. 𝑺 = 𝟏. 𝟓
Nota: si alguno de los F.S da menor a 1.5 se requiere redimensionar el muro para
darle mayor estabilidad.
69
Si los factores de seguridad dan superior a 2.0 se podría redimensionar para ahorrar
gaviones si es posible.
En este caso el factor de seguridad nos dio adecuado para el diseño de muro por
gaviones.
6.3.2Análisis geomorfológico del material a rellenar las llantas
Con base en la información obtenida en la geología y geomorfología de la zona, se
realizó un análisis de los diferentes materiales encontrados en el barrio para
determinar cuál es el más pertinente para rellenar las llantas y tener una
estabilización adecuada del talud.
El tipo de relleno que se utilizara son gravas areno-limosas, que es predominante
en la zona.
Ya determinando y calculando el método de estabilización de talud el cual es por
gaviones, de continua determinar cómo se pondrán estas llantas de la mejor manera
para que la estabilización del talud sea la más adecuada.
6.3.2.1 Estabilización de taludes con material reciclable (llantas)
A través de este tipo de tratamientos se pueden estabilizar áreas inestables de
taludes, de causes y de cárcavas, así como también amortizar el impacto lateral de
flujos hídricos en cursos de agua, además la flexibilidad del material del neumático
resulta apropiada para modelar el impacto del escurrimiento provocado por las
crecidas de los cursos de agua.
70
En la actualidad los revestimientos de llantas constituyen desechos sólidos por lo
que su reutilización resulta relevante y de bajo costo. Los revestimientos neumáticos
se disponen traslapos formando un muro, uno encima de otro. La primera línea o
línea de base se dispone y se amarra sobre una línea de postes horizontales que
se entierran bajo la superficie. (Anclaje, 2014)
Los revestimientos se clavan con estacas a 0.6 metros y se rellenan con tierra
compactada (véase las Figuras 9).
Fuente. GEOLOGÍA S.AS. Estructuras de Contención o Anclaje
Figura 9: Vista Frontal Talud con Llantas
71
6.4 ETAPA CONCLUYENTE
Fase V: Revisión
6.4.1 Proceso constructivo del muro de tierra reforzada con llantas de desecho
6.4.2 Recolección de las llantas de desecho.
La recolección de las llantas de desecho se puede hacer en cualquier medio de
transporte que tenga como almacenar llantas, se hace un recorrido por los negocios
productores de llantas más cercanos a la montaña la ponderosa y se recolectan las
llantas, según la resolución número 1457 del 29 de julio de 2010 del Ministerio de
Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial los productores de llantas que se
comercializan en el país tienen la obligación de formular, presentar e implementar
los Sistemas de Recolección Selectiva y Gestión Ambiental de Llantas Usadas con
el propósito de prevenir y controlar la degradación del ambiente, de esta forma los
productores de llantas que entreguen las llantas de desecho para la construcción
de los muros estarán cumpliendo dicha resolución.
6.4.2 Selección de las Llantas de desecho.
Se deben utilizar llantas de desecho en buen estado, no se podrán utilizar llantas
reventadas ni donde la estructura interna de llanta este expuesta, es decir que se
vea el alambre o el tejido de Nylon.
72
6.4.3 Llenado en las llantas de desecho
El llenado de las llantas, luego de ser cortadas, se debe hacer con un material
seleccionado de buena calidad, que es autóctono de la localidad, proveniente de la
excavación o un sitio de préstamo. El material se debe clasificar de acuerdo a la
norma vigente y se debe garantizar una compactación del 95% de la densidad
máxima del ensayo de Proctor Modificado de laboratorio. Se deben retirar todos los
materiales de mala calidad donde se va apoyar el muro tales como: lodo, material
orgánico, escombros, etc., ya que no garantizan buenas condiciones para el apoyo
de la estructura.
Estos materiales de mala calidad tampoco se podrán utilizar para llenos del muro
de tierra reforzado con llantas de desecho y en caso que sean encontrados se debe
garantizar la disposición final de tal forma que no afecte la estabilidad de la
estructura.
Imagen 9: Recolección y selección de llantas de desecho.
73
6.4.4 Amarre entre llantas de desecho.
Según bibliografía las llantas de desecho deben ser amarrados o unidos con manila
de polipropileno, los elementos que conforman el paramento del muro son
amarradas unas con otras y su disposición mampuestos y entrelazada, se debe
utilizar un nudo que se conoce como el nudo llano o nudo rizo, dadas dos sogas “A”
y “B”, se coloca la primera sobre la segunda y se hace una vuelta como para hacer
un nudo simple, luego se toma la punta de la cuerda “A” y se coloca sobre la cuerda
“B” y se realiza otra vuelta igual que la primera.
Imagen 10: Llenado manual y mecánico de las llantas de desecho.
Figura 10: Esquema del nudo recomendado para unir los elementos del muro.
74
6.4.6 Construcción del muro de Gaviones con llantas de desecho.
Se colocan las llantas amarradas unas con otras haciendo el amarre con manila de
polipropileno, el paramento del muro se amarra con manila de 3/8” de diámetro es
decir cada llanta debe estar amarrada con la que tiene a su lado y de igual forma
debe ir amarrada con las llantas que tiene abajo y arriba, ya que no se han realizado
pruebas confiables de laboratorio no se puede afirmar que estos conectores son
suficientes para las solicitaciones a cortante.
Luego que la primera fila este completamente amarrada con la manila de
polipropileno de 3/8” de diámetro se deben amarrar los tensores, estos tensores
amarran un grupo de llantas del paramento y van hasta otra llanta que se encuentra
hasta la parte trasera de la estructura, el diámetro de esta manila depende de la
altura del muro y las cargas a las que va estar expuesta la estructura, el diámetro
por lo general en de 1/2” y 5/8”, no es recomendable trabajar en diámetros más
grandes ya que el proceso constructivo se hace más difícil por la dificultad que da
hacer los nudos.
La longitud de cada tensor es de 4,5, y se estima que es el 70% de la altura del
muro.
Figura 11: Esquema del amarre entre llantas.
75
6.4.7 Drenajes.
Es necesario construir un sistema de captación, recolección y conducción de aguas,
el cual está conformado por un filtro tipo geodren con tubería, una cuneta de
concreto y las tuberías de conducción. Para recoger las aguas infiltradas que
puedan llegar a la estructura de contención, se recomienda construir drenes
horizontales (lloraderas) las cuales cumplen la función de eliminar las presiones
hidrostáticas y prolongar la vida útil de la estructura.
Las lloraderas deben ser construidas con tubería de 2” de diámetro perforadas
dejando una franja sin perforar para garantizar que corra el agua, se debe cubrir la
tubería con geotextil no tejido y en el extremo de deberá colocar un tapón que
garantice que no se colmate la tubería, además se deberá llevar estos drenes con
tubería de forma controlada a una obra de captación de agua, garantizando que el
agua que recojan los drenes no afecte la estabilidad de la estructura.
6.4.8 Recubrimiento.
Debido a el material de las llantas de desecho es altamente inflamable en todos los
casos se debe recubrir la estructura con diferentes sistemas, los muros pueden ser
cubiertos con material vegetal, con un mortero y malla de vena, electro soldada o
con mampostería, la mampostería cumple la función de un muro cortina ya que no
tiene ningún compromiso estructural.
76
6. CONCLUSIONES
1. La estabilidad de un talud se pierde debido a agentes naturales, como las
presiones hidrostáticas, intemperismo, deforestación, erosión y otros.
2. Para proteger y estabilizar un talud, es importante tener la información y necesario
sobre las causas y tipos de falla que ocurren en un movimiento de tierra; y así
encontrar la solución adecuada para prevenir cualquier percance o accidente.
3. Los métodos utilizados para el diseño, en obras de estabilización de taludes darán
siempre un resultado confiable; algunos más precisos que otros, pero con los
resultados esperados.
4. Las estructuras formadas con gaviones son una solución confiable y efectiva,
para la estabilización y protección de taludes debido a su versatilidad, flexibilidad,
permeabilidad, durabilidad y economía.
5. En la actualidad las estructuras formadas con gaviones son una de las técnicas
más recomendadas para la protección de tramos carreteros, debido a su fácil
manejo y adaptación al medio ambiente.
6. El precio de los gaviones es variable al igual que la piedra para llenar las llantas,
ya que depende de la ubicación del proyecto.
77
7. RECOMENDACIONES
1. Para la construcción de estructuras con gaviones, se necesita que se cuente con
buenos antecedentes, bibliografía, además de buenas bases y conocimiento.
2. Es importante que los materiales utilizados en la estructura de gaviones, y relleno
cumplan con las normas y especificaciones mínimas para el buen funcionamiento
de cualquier estructura.
3. Para la construcción de estructuras con gaviones, se necesita la supervisión
detallada del armado y amarre de las llantas para prevenir la deformación en las
estructuras.
4. Para la ejecución de proyectos donde se utilizan estructuras formadas con
gaviones, se deben seguir las recomendaciones e indicaciones mínimas
mencionadas en este trabajo o cualquier otra fuente de información, como folletos,
revistas, libros, internet, etc.
6. En toda obra se deben tomar en cuenta la localización y la magnitud de las
fuerzas que actúan sobre la estructura al momento de diseñar.
5. Debido a que los gaviones se adaptan al ambiente natural con facilidad se
aconseja la utilización de este sistema constructivo para la estabilización y
protección de taludes.
78
8. BIBLIOGRAFIA
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Durán X., Y. et al., 2013. Sillón artesanal de llantas recicladas de vehículos. No. 12
Didáctica Ambiental, pp.13–23.
81
ANEXO 1 Registro fotográfico
82
Visitas de campo y estudio del barrio bella flor
83
84
Infraestructuras del Barrio bella flor
85
Junta de acción comunal, espacios religioso y de recreación en el barrio Bella Flor
86
Centro acopio de llantas del Barrio Bella flor a pocos metros de la montaña la ponderosa
87
88
Montaña la ponderosa
89
Material de relleno para las llantas autóctono del barrio Bella Flor
