Análisis probabilístico de la falla de fondo en excavaciones urbanas en los suelos blandos de Bogotá D.C., y sus implicaciones en la amenaza por desplazamientos en elementos de la infraestructura vial urbana (2019)
El documento presenta una aproximación probabilística al estudio del fenómeno de la falla de fondo en excavaciones urbanas y sus implicaciones en la amenaza relativa, asociada a desplazamientos superficiales en elementos de la infraestructura vial urbana en la sabana de Bogotá, con énfasis en el análisis de la respuesta de arcillas lacustres de la ciudad de Bogotá. Lo anterior, motivado por casos de falla de fondo recientes ocurridos en Bogotá durante la última década, los cuales han comprometido la estabilidad de elementos de la infraestructura vial urbana por períodos prolongados de tiempo (ejemplo, caso de la Calle 98 con Carrera 11 y Avenida Boyacá con Calle 145), entre otros que se han presentado en la ciudad durante el transcurso de las tres últimas décadas. Se realizó un estudio paramétrico fundamentado en el análisis de la información recopilada, la cual se obtendrá de fuentes confiables como son las entidades distritales (Instituto de Desarrollo Urbano – IDU, Empresa de acueducto y alcantarillado de Bogotá – EAAB, Instituto Distrital de gestión de riesgo y cambio climático – IDIGER, entre otros). Luego, se recopiló la información en una base de datos proveniente de aproximadamente 70 proyectos realizados en la sabana de Bogotá, con la cual posteriormente se determinó un perfil promedio y a partir de este, se realizó un análisis de estabilidad para excavaciones típicas en la ciudad, un análisis probabilístico con el fin de establecer la probabilidad de falla y la predicción de desplazamientos verticales a través de modelaciones por medio de elementos finitos. Finalmente, con todos los parámetros establecidos y la geometría de las excavaciones, se propone una matriz de probabilidad de ocurrencia de falla expresada en la determinación de amenaza. A partir de la base de datos y aplicando medidas estadísticas como desviación estándar y percentiles, se determinó un perfil promedio el cual arrojo como resultado arcillas blandas en los estratos superiores y arcillas con presencia de arenas en los estratos inferiores, con un nivel freático promedio a los 3.50 m de profundidad. Con los materiales y parámetros establecidos se procedió a realizar los modelos y posteriores análisis. En cuanto a las modelaciones, se introdujo la información obtenida previamente (base de datos) al software Slide de la casa Rocscience, el cual trabaja bajo la metodología de equilibrio límite y haciendo uso del módulo “análisis probabilístico” se realizó un análisis de resistencia. Se continuó con la simulación de escenarios para la predicción de desplazamientos verticales del entorno físico con la ayuda del software Phase2, también de la casa Rocscience, el cual trabaja bajo la metodología de elementos finitos. Después se definió una relación entre la geometría y el desplazamiento vertical, denominado distorsión angular, que permitió correlacionar la base y altura de las excavaciones dentro de la matriz de amenaza sugerida. En cuanto a la matriz de amenaza, como resultado y principal aporte del presente documento, se plantean tres niveles: bajo, moderado y alto, en los cuales a través de todo el proceso se encontró que para excavaciones menores a 3.0 m de profundidad la amenaza resulta entre baja y media y, para excavaciones entre 6.0 m y 12.0m, la amenaza resulta siendo alta, aumentando a medida que se incrementan las cargas.