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ESTABILIDAD DE TALUDES PARA CONFORMACIÓN DEL
TERRENO Y OPERACIÓN VIAL
LOTE UBICADO EN LA CALZADA OCCIDENTAL, K13+200
Municipio de Copacabana, Antioquia
Solicitante:
JOSE DUVAN MUÑOZ
Elaborado por:
JESSICA QUIROZ GARCÍA
INGENIERA CIVIL
Magister en Ingeniería - Geotecnia
M.P. N°: 05202-251079 Antioquia
Copacabana, Abril de 2017

Estabilidad de taludes para conformación del terreno
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TABLA DE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN.............................................................................................. 5
2. METODOLOGIA ............................................................................................... 6
3. LOCALIZACIÓN ............................................................................................... 7
4. ANALISIS DE ESTABILIDAD ........................................................................... 8
4.1 ANALISIS DE INFORMACIÓN SECUNDARIA........................................................ 8
Geología Regional........................................................................................................ 8
4.1.1
Geomorfología ............................................................................................................ 10
4.1.2
Geología Local y Caracterización de Suelos ......................................................... 14
4.1.3
4.2 CARACTERIZACIÓN DEL TALUD DE ESTUDIO ................................................. 15
Resultados de pruebas in situ .................................................................................. 15
4.2.1
Resultados del Laboratorio ....................................................................................... 18
4.2.2
4.3 MODELACIÓN ESTABILIDAD DEL TALUD.......................................................... 19
4.4 RECOMENDACIONES DE GEOMETRÍA DE CORTE.......................................... 30
4.5 DISTRIBUCIÓN DE LOS LOTES.......................................................................... 36
5. VIAS Y RASANTES........................................................................................ 37
5.1 DISEÑO DE LA RASANTE ................................................................................... 37
Planta General ............................................................................................................ 38
5.1.1
Perfil Longitudinal....................................................................................................... 39
5.1.2
5.2 ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO........................................................................ 40
5.3 RECOMENDACIONES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LA VIA.......................... 41
6. CONCLUSIONES ........................................................................................... 42
7. LIMITACIONES .............................................................................................. 43
REFERENCIAS ............................................................................................................... 44

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LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Localización de la zona de estudio...................................................... 7
Figura 2. Geología regional. Tomado y modificado de INGEOMINAS (2005). La
zona de estudio corresponde al recuadro de color amarillo. ................................... 9
Figura 3. Geomorfología del área de estudio. Tomado y modificado de
INGEOMINAS (1994). El área de interés corresponde al recuadro naranja. ........ 11
Figura 4. Fotografías aéreas para varios años (2005 a 2011).......................... 13
Figura 5. Fotografías aéreas para varios años (2014 a 2015).......................... 14
Figura 6. Lineamientos fotogeológicos identificados en la zona de estudio ..... 15
Figura 7. Perforaciones realizadas en la zona de estudio ................................ 16
Figura 8. Esquema de funcionamiento del Ensayo de Penetración Estándar -
SPT 16
Figura 9. Perforaciones en la zona de estudio.................................................. 17
Figura 11. Ubicación de la sección analizada en la zona de estudio.................. 20
Figura 12. Perfil estratigráfico en la zona de estudio .......................................... 21
Figura 13. Geometría de las secciones analizadas ............................................ 21
Figura 14. Superficie potencial de falla Sección 1 – Análisis de condiciones
estáticas (Método Spencer)................................................................................... 22
Figura 20. Superficie potencial de falla Sección 1– Análisis de condiciones
seudo-estáticas (Método Spencer)........................................................................ 25

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Figura 26. Superficie potencial de falla – Análisis de condiciones estáticas
(izquierda) y seudo-estáticas (derecha) para un talud de corte de relación 1H:1V.
30
Figura 27. Sección 1 – Análisis de estabilidad con cortes sugeridos (Estático y
Seudo-Estático)..................................................................................................... 31
Figura 28. Sección 2 – Análisis de estabilidad con cortes sugeridos (Estático –
Fig. Superior y Seudo-Estático – Fig. Inferior)....................................................... 31
Figura 33. Distribución de los lotes para explanación......................................... 36
Figura 35. Vía proyectada (Pavimento rígido) .................................................... 39
Figura 36. Perfil altimétrico de la vía................................................................... 40
Figura 37. Estructuras del pavimento. ................................................................ 41
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Propiedades físicas de los materiales del suelo ................................ 18
Tabla 2. Propiedad mecánicas de los materiales del suelo............................. 18
Tabla 3. Factor de seguridad analizado para cada sección en condiciones
estáticas y seudoestáticas..................................................................................... 28
Tabla 4. Diseño geométrico de vía. ................................................................. 39

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1. INTRODUCCIÓN
En el presente informe se describen todas las actividades necesarias para llevar a cabo el
análisis de estabilidad del talud y el diseño de la rasante del lote ubicado a la altura del
Kilómetro 13 de la autopista Medellín – Bogotá en jurisdicción del municipio de
Copacabana, Antioquia.
El alcance del estudio comprende el desarrollo de una modelación geotécnica que a
partir de unos datos de entrada como son la topografía del terreno y las características
físicas y mecánicas del suelo, obtenidos a través de ensayos directos e indirectos,
permitirá determinar el factor de estabilidad actual del talud en estudio y a su vez
proponer las recomendaciones necesarias para realizar la conformación del terreno
mediante cortes y llenos. Con base en lo anterior, se desprendieron los siguientes
objetivos específicos:
 Determinar las propiedades físicas y mecánicas del suelo en el talud de estudio.
 Definir una pendiente que garantice la estabilidad en la conformación del terreno.
 Diseñar la vía

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2. METODOLOGIA
Para el desarrollo del estudio de estabilidad se planteó la ejecución de tres etapas
correspondientes al reconocimiento, caracterización geotécnica y finalmente el análisis de
estabilidad.
1. Reconocimiento: Se identifica para la zona de estudio los aspectos geológicos,
geomorfológicos e hidrológicos que pueden influir en la componente de estabilidad
del sitio. Dichos aspectos se definen a partir de la recolección de información
secundaria.
2. Caracterización geotécnica: Esta etapa comprende la determinación las
propiedades del suelo, que se obtienen a través de ensayos directos e indirectos en
laboratorio. Como primer paso se eligen seis secciones transversales características
de la zona de estudio, para las cuales se determina mediante perforaciones el perfil
estratigráfico y el nivel freático y mediante ensayos se determinan los ángulos de
fricción y la cohesión del suelo, que servirán como insumos fundamentales para la
modelación de estabilidad.
3. Análisis de estabilidad: Este análisis se realiza empleando un software
especializado que permite determinar el factor de seguridad del talud, mediante la
integración de las propiedades físicas y mecánicas del suelo, y las condiciones del
entorno como la geología, la geomorfología, la topografía, el clima, la hidrología y el
efecto antrópico. Una vez caracterizado el suelo de estudio, se procede a determinar
la superficie potencial de falla mediante la modelación en el software Slide, de
rocscience. Bajo el análisis anterior es posible definir cuáles son las pendientes de
corte del terreno que garanticen la estabilidad.

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3. LOCALIZACIÓN
La zona de estudio compren el predio que se encuentra localizado en el municipio de
Copacabana, en la vereda Peñolcito a la altura del K13+200 de la autopista Medellín –
Bogotá. El acceso a este predio se da en sentido oriente, 200 metros antes de ingresar al
portal de acceso del túnel, en la calzada oriental que conduce hacia Medellín. Se ubica en
las coordenadas entre la latitud 6°19´47.83”N y longitud 75°29´19.76”W, a un altura de
2.100 m.s.n.m. En total, abarca un área aproximada de 9 Hectáreas. En la Figura 1 se
presenta el mapa de localización de la zona de estudio.
Figura 1. Localización de la zona de estudio.

8
4. ANALISIS DE ESTABILIDAD
En general los estudios de estabilidad geotécnica se definen en términos de un
coeficiente o factor de seguridad, que corresponde a la relación de las fuerzas resistentes
sobre las fuerzas movilizantes; estas fuerzas dependen de factores que pueden ser
externos, que influyen en el incremento de las fuerzas cortantes, o internos que producen
una disminución a la resistencia al corte de los materiales del talud. Es necesario
entonces definir las características físicas y de los parámetros geomecánicos del suelo,
como el ángulo de fricción y la cohesión y su interacción con los factores del entorno tales
como la geología, la geomorfología, la topografía, el clima, la hidrología, el efecto
antrópico entre otros más, para determinar el comportamiento del talud.
Con base en lo anterior, la metodología de análisis de la estabilidad, consistió en realizar
un diagnóstico preliminar de la zona de estudio, definir seis secciones representativas y
realizar la caracterización física y mecánica del suelo en cada sección, para
posteriormente procesar la información en un software y evaluar la geometría necesaria
para garantizar un talud de corte estable.
4.1 ANALISIS DE INFORMACIÓN SECUNDARIA
Se realizó la búsqueda de información secundaria para comprender la geología,
geomorfología, hidrología y eventos morfodinámicos que se presentan dentro del
proyecto. A continuación se describe cada elemento.
Geología Regional
4.1.1
La zona de estudio y sus alrededores está constituida litológicamente por unidades de
rocas ígneas y metamórficas, depósitos recientes tanto de vertiente como depósitos
lacustres. Estructuralmente se encuentra cerca de dos fallas de carácter local (Normandia
y Acuarela) y cerca una falla inferida que cruza el lineamiento de la quebrada El Chuscal.
En la Figura 2 se se presenta el mapa geológico regional para el área de estudio.

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Figura 2. Geología regional. Tomado y modificado de INGEOMINAS (2005). La zona de estudio
corresponde al recuadro de color amarillo.
La zona de estudio (recuadro fucsia) se encuentra ubicada en la unidad definida por el
Complejo El Retiro, que dentro de la zona de interés comprende la unidad denominada
Neis de la Ceja (PRncl), caracterizada por presentar una un cuerpo principal con dirección
predominante norte-sur, con cuerpos que se encuentran alterados, de colores
anaranjados, pardos, rojos y grises con bandas y manchas amarillas, la foliación está bien
marcada y con estructura neísica fina, localmente presentan segregaciones de cuarzo
lechoso a lo largo de los planos de foliación (INGEOMINAS, 2005).
Otra de las unidades del complejo el retiro que afloran en la zona a nivel regional,
corresponde a Anfibolítas de Medellín (PRam), que presenta un desarrollo de suelos de
espesor variable, en los cuales prevalecen arcillas caoliniticas y arenas ferromagnesianas
concentradas en los niveles superiores, y como cantos y bloques de roca en diferentes
tipos de depósitos. Dicha unidad aflora en franjas alargadas con dirección noroccidente,
en el municipio de Cobacabana, en El Noral parte alta; donde se explota para extracción
de arenas y triturados pétreos.

10
El batolito Antioqueño (K2ta), que es la unidad geologica más extensa en el departamento
de Antioquia. Situada a nivel regional en la zona de estudio, la mayor parte del área
donde aflora está cubierta por un suelo arcilloso y saprolito arenoso. La baja resistencia a
la alteración de los rocas de Batolito Antioqueño origina un perfil de meteorización muy
profundo, de 10 a 50 m, donde es común encontrar bloques esféricos residuales
parcialmente meteorizados, constituidos por gravas y arenas (INGEOMINAS, 2005).
Los depósitos de vertiente (Q2v), que se encuentran localizados en las vertientes
montañosas, se encuentran relacionados con los eventos de depositación de flujo, tanto
de lodos como de escombros y caída de rocas. Están constituidos por bloques y cantos
de diferente tamaño y litología en una matriz limosa de color pardo, gris y amarillo, con un
grado de meteorización alto, donde predomina la fracción gruesa sobre la fracción fina.
Este tipo de depósitos ocurren mayormente en las vertientes de rocas metamórficas como
los gneis y la anfibolita (INGEOMINAS, 2005).
Geomorfología
4.1.2
A nivel regional, la zona de estudio geomorfológicamente comprende dos macro unidades
geomorfológicas, correspondientes a superficies de erosión y cañones. La Superficie de
Erosión denominada por Page y James (1981), como Santa Elena-La Unión, que se
caracteriza por encontrarse altitudinalmente entre 2400 y 2600 msnm y por presentar una
diversidad litológica, sin embargo en su mayoría se encuentra modelada en rocas
metamórficas del Complejo El Retiro y rocas del Batolito Antioqueño, además presenta
espesores importantes de saprolito que varían entre 20 y 70 m de profundidad,
CORANTIOQUIA, (2002).
La otra unidad correspondiente a cañones, comprende un relieve montañoso con rasgos
morfológicos predominantes. Esta unidad están relacionada principalmente con un pulso
de levantamiento cordillerano, en el cual se puede observar algunas vertientes suaves a
moderadas, esculpidas como sistemas de lomos bajos, las cuales presentan un marcado
·ángulo con os flancos del valle inferior, indicando la superposición de eventos
geomorfológicos (AMVA, 2006).

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A nivel geomorfológico, es característico de las rocas del Batolito Antioqueño y los
procesos de meteorización y erosión que sobre ellas han actuado generan geoformas de
semicolinas redondeadas de poca altura, donde los agentes de transporte del material,
modelan el paisaje y contribuyen a formar vertientes cortas en valles estrechos, con
drenaje dendrítico como respuesta a los procesos de escorrentía. Esto permite encontrar
el material saprolítico profundo expuesto en superficie que luego es fácilmente
removilizado por procesos erosivos (INGEOMINAS, 2005).
En la Figura 3 se presenta el mapa geomorfológico regional de la zona de estudio.
Figura 3. Geomorfología del área de estudio. Tomado y modificado de INGEOMINAS (1994). El área de
interés corresponde al recuadro naranja.
En el municipio de Copacabana, el área urbana del municipio se encuentra en zona de
amenaza por deslizamiento baja, debido a su ubicación en la llanura del río Medellín, a
excepción de algunas cuencas con amenaza media en las quebradas El Chuscal, Las
Animas, La Escobares, La Veta. Los sitios con amenaza media-alta son muy puntuales,
presentan evidencias de deslizamientos y desgarres desarrollados en suelo residual de

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rocas metamórficas, que no involucran espesores considerables y corresponden a las
cabeceras de las quebradas El Salto y El Molinal (INGEOMINAS, 2005).
A nivel hidrológico, se puede decir que el valle de aburrá presenta una precipitación media
anual de 1.431 mm con un comportamiento bimodal (Área Metropolitana del Valle de
Aburrá, 2010), los lluvias anuales son dominadas por los fenómenos ENSO, generando
años más lluviosos y más secos en ciclos de aproximadamente cuatro años. Debido a las
altas precipitaciones son abundantes las aguas subterráneas que contribuyen al
desarrollo de laderas inestables (Ramírez & Ordoñez, 2013).
Por lo anterior y teniendo en cuenta que se trata de una zona con un potencial de
inestabilidad alto y además de gran historial de eventos geotécnicos desfavorables, se
realizó un análisis comparativo de los procesos morfodinámicos en la zona de estudio,
empleando fotografías aéreas para diferentes años. En dicho análisis se encontraron
varios procesos morfodinámicos en los taludes cercanos a la zona de interés,
principalmente una cicatriz de deslizamiento en el escarpe principal del talud, el cual se ha
visto afectado por la quema o incendios en los años 2011 y 2014, y que aparentemente
han favorecido la instabilidad de los suelos por el cambio de cobertura vegetal.
Adicionalmente, después del 2014 se evidencia un proceso en el área del escarpe del
túnel.
Fue posible notar que también se presentan algunos procesos en la cara posterior al talud
de estudio, y que parecen haber sido afectados por la quema o incendio en la zona,
además de la intervención antrópica.
Cabe mencionar que unos de los principales movimientos de la masa de suelo en la
autopista Medellín - Bogotá, que ocurrido el pasado 26 de octubre de 2016, a la altura del
kilómetro 14+350, se encuentran cerca de la zona de interés. Dicho evento aunque se
atribuye principalmente a la intervención antrópicas por minería y al mal manejo de aguas
tanto superficial como subterráneas, es también un evento de carácter regional
característico en la zona de estudio y que la zona es propensa a sufrir este tipo de
problemas geotécnicos.

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A continuación en la Figura 4 y la Figura 5 se muestran las fotografías para cada año y los
procesos morfodinámicos identificados. El recuadro rojo punteado representa la zona de
interés y el asterisco naranja representa el proceso morfodinámico latente que se
mencionó anteriormente y el cual en caso de presentarse un evento de deslizamiento
puede llegar afectar la zona de interés por las altas pendientes.
Figura 4. Fotografías aéreas para varios años (2005 a 2011)

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Figura 5. Fotografías aéreas para varios años (2014 a 2015)
Geología Local y Caracterización de Suelos
4.1.3
De acuerdo al mapa geológico de la zona, el área de estudio se encuentra ubicada en una
unidad de neises. La columna estratigráfica del suelo de estudio, resultado de las
perforaciones y la visita de campo mostró un perfil de suelo compuesto por un primer
horizonte de materia orgánica de aproximadamente 0.15 m de espesor, suprayacido por
un horizonte de depósitos de vertiente, de una coloración café amarillosa, con manchas
de oxidación.
Con las fotografías áreas se identificó también un lineamiento geológico en dirección N-W,
que atraviesa la zona del túnel y que se muestra a continuación en la Figura 6. Por dicha
zona se identificaron afloramientos de agua subterránea que discurre a través de las
fracturas de la roca.

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Figura 6. Lineamientos fotogeológicos identificados en la zona de estudio
4.2 CARACTERIZACIÓN DEL TALUD DE ESTUDIO
Para determinar las propiedades del suelo, se llevaron a cabo ensayos por métodos
directos e indirectos. Para esto se realizó una perforación y ensayos de laboratorio, con la
finalidad de determinar las propiedades físicas y mecánicas del suelo. A continuación se
presentan los resultados de la caracterización.
Resultados de pruebas in situ
4.2.1
Con la finalidad de identificar el perfil estratigráfico, los ángulos de fricción y cohesión del
suelo y el nivel freático, se realizaron un total de 5 perforaciones, dos (2) de 3.5 m y tres
(3) de 7.5 m, mediante el ensayo de penetración estándar – SPT. La perforación se
realizó en la corona del talud. En la Figura 7 se presenta la distribución de las
perforaciones dentro de la zona de estudio.

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Figura 7. Perforaciones realizadas en la zona de estudio
El ensayo de penetración estándar o comúnmente conocido como SPT (Estándar
Penetration Test) consiste en penetrar el suelo hasta una cota deseada; en el fondo se
introduce la cuchara partida, la cual se hinca en el terreno 45 cm, contando el número de
golpes necesarios para penetrar tramos de 15cm. Los golpes se dan con un martillo de
63.5kg que cae desde una altura de 76.2cm sobre una cabeza de golpeo o yunque
aplicando un trabajo de 0.5 Kj por golpe. En la Figura 8 se presenta el esquema de
funcionamiento del ensayo SPT, el cual se realiza de acuerdo con la norma ASTM D-
1586.
Figura 8. Esquema de funcionamiento del Ensayo de Penetración Estándar - SPT

17
Durante la época en la que se realizó la exploración de campo, el nivel freático no se
encontró en los metros sondeados (Figura 9). En el anexo Resultados SPT se presentan
los resultados obtenidos en el ensayo de penetración estándar-SPT.
Figura 9. Perforaciones en la zona de estudio
Para estos valores resultados del ensayo SPT, se han desarrollado varias fórmulas que
correlacionan el número de golpes con los parámetros geomecanicos del suelo (Figura
10). Al evaluar los resultados obtenidos por cada una de las correlaciones se descartaron
aquellos cuyo valor se alejaba de los típicamente obtenidos para estos materiales.
Figura 10. Correlaciones utilizadas para la definición de parámetros geomecánicos

18
Resultados del Laboratorio
4.2.2
Para la caracterización de los parámetros físicos y mecánicos, se realizaron ensayos de
laboratorio correspondientes a humedad del suelo (INV E122-13), granulometría (INV
E123), gravedad específica (INV E128-13) y límites de consistencia (INV E125-13).
Dichos ensayos se encuentran estandarizados por la normas del INVIAS. En el Anexo
Resultados de laboratorio se presenta la información a detalle.
Se tomaron muestras alteradas de suelo que de acuerdo al Sistema de Clasificación
Unificada de Suelos (SCUS) se presenta un limo de alta plasticidad los primeros metros
2.45 m de suelo, precedidos por limos de baja plasticidad. El material presente es en
general un suelo de consistencia media. El resumen de los resultados se muestra en la
Tabla 1.
Tabla 1. Propiedades físicas de los materiales del suelo
Muestra
Profundidad
de la muestra
(m)
W (%)
Límites de Atterberg %Pasa
Malla
No. 200
SCUS Descripción
LL (%)
LP
(%)
IP
(%)
M2-P1 2.0 - 2.45 4.8 33.3 30.6 2.7 3 GM Grava Limosa
M2-P2 2.0 - 2.45 80.9 104.9 73 31.9 22.5 SM Arena Limosa
M2-P3 2.0 - 2.45 62.2 64.5 57.1 7.4 30.1 SM Arena Limosa
M4-P3 4.0 – 4.45 25.6 36.1 29.9 6.2 41.8 SM Arena Limosa
M2-P4 2.0 - 2.45 24.4 43.8 32.8 11 42.8 SM Arena Limosa
M2-P5 2.0 - 2.45 15.3 40.0 30.0 10.0 30.0 GM Grava Limosa
Finalmente con los resultados obtenidos de las correlaciones del SPT, los análisis de
laboratorio y en consideración de que al tratar con un depósito coluvial, se debe tener en
cuenta que el material del suelo muy heterogéneo y por ende los valores de resistencia
pueden verse alterados por los fragmentos de rocas, logrando de esta manera que los
valores resultados de los ensayos insitu y en laboratorio posean un resistencia mayor que
la real, se definieron los valores de los parámetros de resistencia al corte de los
materiales del talud. En la Tabla 2 se muestran los valores del ángulo de fricción y
cohesión propuestos para el material modelado.
Tabla 2. Propiedad mecánicas de los materiales del suelo
Material
Peso unitario
Ɣ (KN/m3)
Cohesión (kPa)
Angulo de fricción
(°)
Depósitos de
vertiente
17,0 12 31

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El ensayo de compresión simple realizado en la perforación 4 a 2 m dio como resultado
una resistencia a la compresión simple de 1.35 Kg/cm², que corresponde a suelos de
consistencia compacta.
4.3 MODELACIÓN ESTABILIDAD DEL TALUD
Una vez caracterizado el suelo de estudio, se procede a determinar la superficie potencial
de falla mediante la modelación en el software Slide. Con lo anterior se pretende
determinar el factor de seguridad del talud actual y a partir de este proponer una
geometría de corte estable.
La aplicación del método para el análisis de estabilidad de un talud, se determinan a partir
de los datos disponibles, las características geológicas y geomecánicas del material y de
los alcances y objetivos de estudio. Con base a lo anterior, existen métodos
determinísticos (método de equilibrio límite y método tenso-deformacional) y métodos
probabilísticos (Gonzalez de Vallejo, Ferrer, Ortuño, & Oteo, 2002).
Para este trabajo, el análisis de estabilidad se realizó con el programa SLIDE 5.0 de
Rocscience. Este software permite el análisis de la estabilidad del talud, a partir de la
definición de áreas de deslizamiento circulares o no circulares, mediante el método de
equilibrio límite; este método permite la integración de los datos de la geometría y las
propiedades físicas y mecánicas del material, para definir una superficie potencial de falla
y un factor de seguridad, empleando los datos de campo y los resultados de laboratorio
Para el análisis se modelaron seis secciones transversales del talud, escogidas de
acuerdo con la geometría representativa de la zona de estudio. En la Figura 11 se
muestra la ubicación de las secciones analizadas dentro de la zona de estudio.

20
Figura 11. Ubicación de la sección analizada en la zona de estudio
Los materiales de suelo para el análisis se definieron con base en las perforaciones
realizadas, para lo cual se tomaron los parámetros geomecanicos de la capa más
desfavorable. El suelo modelado corresponde a una capa superficial de depósito de
vertiente. En la Figura 12 se muestra el perfil estratigráfico obtenido tras el análisis de las
perforaciones. El estrato que en el informe se denomina arcilloso, corresponde a una
arena lima con contenido evidenciado de arcilla en las perforaciones de campo; este
estrato puede comportarse como una zona de falla por lo cual se sugiere de acuerdo a los
resultados obtenidos y que posteriormente deberán ser más detallados para las
propuestas de las cimentaciones de las bodegas planteadas, que se atraviese este
estrato de falla.

21
Figura 12. Perfil estratigráfico en la zona de estudio
A continuación, en la Figura 13 se presentan la geometría de las secciones evaluadas en
el software Slide.
Figura 13. Geometría de las secciones analizadas
El análisis de la sección se realizó para dos condiciones importantes: Condiciones
estáticas, en las cuales se consideran que el talud solo estará sometido a la acción de las
fuerzas debidas a su peso propio, cargas aplicadas y a las condiciones de infiltración. Y

22
por otro lado, las condiciones seudo-estáticas, donde se consideran que además del peso
propio, cargas adicionales y nivel freático, se debe tener en cuenta un coeficiente sísmico.
Finalmente con la evaluación de ambas condiciones se realizarán las respectivas
recomendaciones para lograr un factor se seguridad aceptable, a partir de la modificación
de la geometría. A continuación de la Figura 14 a la Figura 19 se presentan los resultados
para las condiciones estáticas, que para efectos de visualización de la superficie de falla
solo se mostrará el análisis con el método de Spencer, ya que con éste se obtuvo el
menor valor para el factor de seguridad.
Figura 14. Superficie potencial de falla Sección 1 – Análisis de condiciones estáticas (Método Spencer).

23

24
Para el análisis seudoestático del talud, se implementó el máximo coeficiente de
aceleración horizontal pico efectiva Aa y se aplicó la ecuación propuesta por Hynes-Griffin
(1984), para determinar el coeficiente sísmico de diseño. Ecuación 4-1.
Ecuación 4-1

25
Dónde:
KST: Coeficiente sísmico de diseño para análisis seudoestático de taludes.
amáx: Aceleración máxima del terreno, Aa*Fa*I
Aa: Coeficiente que representa la aceleración horizontal pico efectiva
Fa: Coeficiente de ampliación del suelo para la zona de períodos cortos del espectro.
I: Coeficiente de importancia.
El coeficiente Aa se encuentra definido por la Asociación Colombiana de Ingeniería
Sísmica (2010), en el titulo A del Reglamento Colombiano de Construcción Sismo
Resistente (NSR-10), con un valor de 0.15 para el municipio de Copacabana. El Fa: para
el suelo de estudio (Tipo D) tiene un valor de 1,5 y un coeficiente de importancia igual a 1.
Con base en lo anterior, el máximo coeficiente sísmico horizontal para el diseño
corresponde a un KST de 0,11 g; por otro lado, la aceleración vertical considerada
corresponde al 50% de la horizontal, es decir 0,06g
De la Figura 20 a la 0 se presenta los resultados de la modelación seudo-estática bajo el
método Spencer.
Figura 20. Superficie potencial de falla Sección 1– Análisis de condiciones seudo-estáticas (Método Spencer).

26

27

28
Para cada sección se evaluó el factor de seguridad de acuerdo con los métodos de
equilibrio límite de Dovelas propuesto por Morgenstern-prince (1965) y Spencer (1967) y
por el método aproximado propuesto por Obispo (1955). El menor factor de seguridad de
se obtuvo para la sección 4 en la condición Seudoestática con un valor igual a 1,03,
mediante el método de Spencer, al igual que para la sección 5, con un valor de 1,16. En la
Tabla 3 se presenta el resumen del coeficiente del factor de seguridad obtenido para cada
sección, según los métodos y condiciones analizadas.
Tabla 3. Factor de seguridad analizado para cada sección en condiciones estáticas y seudoestáticas.
Perfil Método Condición F.S
Sección 1
Morgenstern-prince
Estática 2.13
Seudoestática 1.65
Spencer
Estática 2.13
Seudoestática 1.65
Bishop
Estática 2.14
Seudoestática 1.65
Sección 2
Morgenstern-prince
Estática 1.39
Seudoestática 1.12
Spencer
Estática 1.39
Seudoestática 1.12
Bishop
Estática 1.39
Seudoestática 1.12
Sección 3 Morgenstern-prince
Estática 2.40
Seudoestática 1.75

29
Perfil Método Condición F.S
Spencer
Estática 2.40
Seudoestática 1.76
Bishop
Estática 2.40
Seudoestática 1.76
Sección 4
Morgenstern-prince
Estática 1.26
Seudoestática 1.03
Spencer
Estática 1.26
Seudoestática 1.03
Bishop
Estática 1.27
Seudoestática 1.03
Sección 5
Morgenstern-prince
Estática 1.44
Seudoestática 1.16
Spencer
Estática 1.44
Seudoestática 1.16
Bishop
Estática 1.44
Seudoestática 1.16
Sección 6
Morgenstern-prince
Estática 2.38
Seudoestática 1.76
Spencer
Estática 2.38
Seudoestática 1.76
Bishop
Estática 2.38
Seudoestática 1.76

30
4.4 RECOMENDACIONES DE GEOMETRÍA DE CORTE
Partiendo de los resultados obtenidos en la modelación y de las propiedades físicas y
mecánicas del material existente, se realizó un proceso iterativo para determinar las
dimensiones de corte más favorable de los taludes para la explotación, con la finalidad de
garantizar un factor de seguridad superior a 2, bajo condiciones estáticas y de 1,5 bajo
condiciones seudo-estáticas. De acuerdo con los resultados de la modelación, se
encontró que una relación de 1H:1V y 1H:1.5V son las más adecuadas para mantener un
talud de corte estable en el tipo de suelo existente. En la Figura 26 se muestran los
factores de seguridad mínimos obtenidos de acuerdo con la relación de pendiente
sugerida.
En el análisis, el menor coeficiente del factor de seguridad se obtuvo mediante el método
Spencer, bajo condiciones estáticas con un valor de 1,6 y de 1.93 para las condiciones
seudo-estáticas.
Figura 26. Superficie potencial de falla – Análisis de condiciones estáticas (izquierda) y seudo-estáticas
(derecha) para un talud de corte de relación 1H:1V.
A continuación se presenta el análisis de cada sección donde se muestran las zonas
potencialmente explanables y el factor de seguridad en los taludes de corte, siguiendo las
pendientes sugeridas.

31
Figura 27. Sección 1 – Análisis de estabilidad con cortes sugeridos (Estático y Seudo-Estático)
Figura 28. Sección 2 – Análisis de estabilidad con cortes sugeridos (Estático –Fig. Superior y Seudo-Estático
– Fig. Inferior)

32
– Fig. Inferior)

33
En la sección 4 se evidencia una zona de alta pendiente la cual no se recomienda
intervenir. En la Figura 30 se muestran los resultados del análisis de estabilidad obtenido
para las zonas explanables.
– Fig. Inferior)

34
En la sección 5 se observa que para incrementar el factor de seguridad de los taludes en
explanación, es necesario implementar acciones como el terraceo tal y como se muestra
en la Figura 31.
– Fig. Inferior)

35
– Fig. Inferior)

36
4.5 DISTRIBUCIÓN DE LOS LOTES
De acuerdo con las pendientes de la zona y el análisis de estabilidad realizado se
sugieren la distribución de las explanaciones que se presenta a continuación en la Figura
33.
Figura 33. Distribución de los lotes para explanación

37
5. VIAS Y RASANTES
Dentro del predio actual se encuentran 2 construcciones cuya destinación es de
uso industrial, el cual abarca un área de 1,480.0 metros cuadrados, cuenta con un
acceso vehicular con secciones variables la cuales son en rieles de concreto y
terreno natural.
Para efectuar el análisis en cuanto al modelo de operación vial dentro del predio
se hizo necesario el levantamiento topográfico de todo el lote, en el cual se
referenciaron las construcciones existentes y las áreas en las cuales se podría
realizar la rectificación de la vía, partiendo de las pendientes obtenidas y de la
sección vial necesaria para generar una correcta circulación de tráfico pesado.
De esta manera el insumo fundamental para optar por el diseño geométrico de la
vía fue el levantamiento altiplanimetrico de las curvas de nivel.
5.1 DISEÑO DE LA RASANTE
La definición de la rasante se inició en campo haciendo tentativos visuales de las
pendientes y de la vía de manera preliminar, la medición de las pendientes de
forma aproximada con nivel teniendo en cuanta la ubicación de la vía existente y
de las zonas a intervenir mediante movimiento de tierras para la adecuación de
terreno.
La metodología utilizada para el diseño consistió en calcular las pendientes, los
cortes y llenos de material provenientes de la topografía existente, esto con el fin
de delimitar y marcar mediante estacas la ampliación de la sección vial, de esta
manera se cuantifican los volúmenes de remoción de tierra, buscando que fueran
mínimos para no tener grandes afectaciones. De acuerdo a esto se obtuvo una
pendiente promedio de 10.4 % entre el acceso al predio y la llegada a las bodegas
existentes. Finalmente se hacen los ajustes correspondientes para obtener el

38
diseño de las curvas verticales, garantizando que la construcción sea acorde con
los materiales, la morfología del terreno y en general todas las condiciones que
generen facilidad para realizar la pavimentación de la vía.
El resultado del trabajo topográfico se muestra en los planos (planta – perfiles –
secciones)
Planta General
5.1.1
La planta general se presenta en escala 1:8000 con la rasante de la vía
proyectada, y la vía en condiciones actuales, además se presenta el diseño
geométrico de la vía con sus curvas horizontales y su alineamiento vertical (Ver
Figura 34).
Gráficamente la rasante se muestra en un plano escala 1:8000 con la ubicación de
la longitud y las pendientes (Ver Figura 35).
En las siguientes imágenes se presenta la vía en condiciones actuales (sin
intervenciones) y la vía ajustada a una sección típica de 7 metros de calzada.
Figura 34. Vía actual (Rieles y terreno natural)

39
Figura 35. Vía proyectada (Pavimento rígido)
Tabla 4. Diseño geométrico de vía.
Perfil Longitudinal
5.1.2
Los perfiles del trazado se presentan en escala 1:1.250, en ejes coordenados así,
horizontal cada 1 metros y vertical cada metro; allí se muestra gráficamente el
terreno natural y la rasante de la vía e indicando su pendiente en determinada
distancia, visualmente se pueden determinar las zonas de corte y relleno. Los
datos numéricos que se presentan refieren a la elevación del terreno el abscisado
el detalle del sitio y la rasante. (Ver anexo levantamiento topográfico).
En la Figura 36 se presenta un tramo del diseño geométrico de curvas verticales y
las pendientes resultantes para la proyección de la vía, se puede observar de
manera completa en el plano del anexo Vías.

40
Figura 36. Perfil altimétrico de la vía
5.2 ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO
Debido a que los vehículos que circularan por la vía son de alto tonelaje (carga
pesada), es pertinente analizar la estructura del pavimento a construir, existen dos
clases de pavimentos que en proyectos de este tipo se pueden desarrollar
fácilmente, el pavimento flexible se encuentra constituido por 5 capas las cuales
son: carpeta de rodadura, capa de base, capa de subbase y capa de subrasante,
este tipo de pavimento se puede implementar en zonas cuyo transito es muy
puntual o no es tan constante como una vía principal, es decir, se puede aplicar en
zonas de parqueo, cargue y descargue, de esta manera se propone este tipo de
pavimento para dichas zonas. El pavimento rígido se encuentra constituido por 3
capas: carpeta de rodadura (concreto), capa de subbase y capa de subrasante, en
este pavimento las deformaciones presentadas son mínimas, debido a que las
transmisiones de carga hasta la subrasante son muy pequeñas, debido a esto se
propone para la vía principal esta estructura de pavimento, puesto que tendrá un
tránsito más continuo y más extenso.
De esta manera se presentan los esquemas correspondientes a las dos
estructuras de pavimento anteriormente dichas (Figura 37).

41
Figura 37. Estructuras del pavimento.
5.3 RECOMENDACIONES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LA VIA
A continuación se exponen una serie de recomendaciones generales sobre la
construcción y los ajustes al diseño.
La construcción en lo posible debe realizarse durante épocas de verano para garantizar la
estabilidad de la obra. Durante la construcción se beberán seguir todas las normas
establecidas por INVIAS para este propósito, si la rasante final no se hace en pavimento
caliente o asfaltico, se hace necesario la construcción de cunetas laterales para el manejo
de las aguas lluvias.
El diseño de obras hidráulicas para la conducción de aguas superficiales es fundamental
para el correcto manejo del sistema vial al interior del predio.
Si se ejecutan excavaciones al interior del predio se hace necesario evaluar si el material
proveniente de los movimientos de tierra puede ser útil para ajustar pendientes de la
rasante, cabe notar que una adecuada compactación y correcta construcción del sistema
constructivo en cuanto al pavimento genera mejores condiciones para el tráfico pesado.

42
6. CONCLUSIONES
En la perforación realizada dentro de la zona de estudio se encontró un perfil de suelo con
un horizonte de más de 7.45 m de espesor de depósitos de vertiente. En las perforaciones
1, 2, 3 y 4, se evidenció la presencia de un estrato de material arcilloso de 1m de espesor
aproximadamente, y que también fue posible notar con los ensayos de los límites de
consistencia donde se obtuvieron indicies plásticos muy altos. Es importante mencionar
que este estrato se convierte en una zona potencial de falla y que debe tenerse especial
cuidado a la hora de realizar las cimentaciones de las bodegas planteadas, así como
también en los cortes de los taludes. De acuerdo con la perforación no se presentó nivel
freático los primeros 7,45 m.
Con base a los análisis de laboratorio, el material de suelo extraído corresponde en su
mayoría a una arena limosa de consistencia media blanda, que se clasifica como
inicialmente como un SM-Arena limosa, según El Sistema de Clasificación Unificado de
suelo. Los parámetros de resistencia al corte del suelo muestreado dieron como resultado
una cohesión de 12 KPa y un ángulo de fricción de 31°, para el depósito de vertiente en
general.
El análisis de estabilidad realizado mediante el software Slide 5.0, dio como resultado
factores de seguridad mínimos de 1,26 bajo condiciones estáticas y de 1,03 bajo
condiciones seudo-estáticas, en la sección 3, los cuales se atribuyen principalmente a la
geometría del talud en dicha zona. Con estos resultados se considera que el talud
modelado es en general estable para las condiciones analizadas, sin embargo, es
importante tener en cuenta que este podría verse afectado por incrementos del nivel
freático o variaciones de ángulos fuertes en la pendiente, por lo cual se recomendó
garantizar una relación de pendiente entre 1H:1V y 1H: 1.5V en los cortes, con la finalidad
de mantener factores de seguridad aceptables.
Es también importante mencionar que de acuerdo al análisis morfológico de la zona se
presentan fallas locales y procesos morfodinámicos latentes, los cuales podrían afectar el
predio de interés. Adicionalmente los análisis se consideraron con taludes secos, por lo
cual, en caso de encontrar condiciones diferentes al realizar el proceso de excavación y

43
construcción se deberá remitir nuevamente el estudio al ingeniero geotecnista para que
realice las correcciones y análisis pertinentes.
Igualmente se resalta que el alcance del estudio comprende la verificación de la
estabilidad de los taludes que posiblemente serán intervenidos, con ayuda de ensayos en
campo y ensayos de laboratorio, que son una aproximación a las condiciones y
propiedades del terreno.
7. LIMITACIONES
En el presente informe se han consignado las conclusiones y recomendaciones relativas a
las condiciones naturales de la zona para la inserción del proyecto descrito; todo el
análisis se ha basado en los resultados obtenidos en la exploración de campo, pruebas de
laboratorio y evaluación geológico-geomorfológica y geotécnica.
Considerando que los suelos son materiales sumamente heterogéneos, con variabilidad
de sus propiedades en presencia de agua, es probable que se encuentren variaciones
sustanciales entre las condiciones y características descritas en el presente informe con
las reales del terreno durante la etapa constructiva, en cuyo caso se informara
oportunamente al geotecnista para proceder a estudiar y revisar las nuevas condiciones
con el fin de complementar las conclusiones y recomendaciones.
JESSICA QUIROZ GARCÍA
Ingeniera Civil
M.P. N°: 05237-274408 Antioquia

44
REFERENCIAS
AMVA. (2006). Microzonificación sismica detallada de los municipios de Barbosa,
Girardota, Copacabana, Sabaneta, La Estrella, Caldas y Envigado. Medellín.
Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica. (2010). Normas Colombianas de Diseño y
Construcción Sismo Resistente NSR-10.
Bishop , A. W. (1955). The Use of the Slip Circle in the Stability Analysis of Slopes.
Geotechnique. Vol 5, No. 1.
Gonzalez de Vallejo, L. I., Ferrer, M., Ortuño, L., & Oteo, C. (2002). Ingeniería Geológica.
Madrid, España: Prentice Hall.
Hynes-Griffin, M. E., & Franklin, A. G. (1984). Rationalizing the seismic coefficient method.
Vicksburg, Mississippi: U.S. Army Corps of Engineers Waterways Experiment Station.
INGEOMINAS. (2005). GEOLOGÍA DE LA PLANCHA 147 MEDELLÍN ORIENTAL,
DEPARTAMENTO DE ANTIOQUIA. MEMORIA EXPLICATIVA, ESCALA 1:50.000.
Medellín: Ingeominas.
INGEOMINAS. (2005). MAPA GEOLÓGICO DE LA PLANCHA 147 MEDELLÍN
ORIENTAL, DEPARTAMENTO DE ANTIOQUIA, ESCALA 1:50.000. Medellín:
INGEOMINAS.
Morgenstern, N. R., & Price, V. E. (1965). The analysis of the stability of general slip
surfaces. Géotechnique, 15(1): 79–93.
Spencer, E. (1967). A Method of Analysis of the Stability of Embankments Assuming
Parallel Interslice Forces. Geotechnique, Vol. 17, No. 1, pp. 11-26.

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