Eficiencia estructural de muros de contención de suelos mecánicamente estabilizados con geosintéticos y gaviones, en las laderas de la quebrada Huaycoloro - Lurigancho - Chosica - Lima Metropolitana

Abstract

La ocurrencia del “Fenómeno del Niño”, el año 2017, ocasionó una serie de desastres en diversas cuencas ubicadas al Oeste de la ciudad de Lima, cuyo hecho constituyó el inicio de la búsqueda de información, encontrándose dentro de ella el Estudio “Escenarios de riesgos de desastres–Sector Huachipa” Distrito Lurigancho Chosica-Lima Metropolitana” desarrollado por el INDECI en convenio con PNUD y CESAL.

En consideración a dicho estudio, en cuanto se refiere al asentamiento y consolidación urbanística de la margen derecha de la quebrada Huaycoloro, se asumió como zona de la presente investigación el área adyacente ocupada por las empresas PETRAMAS y UNICON; siendo relevante la existencia de gran cantidad de material fluvial como resultado de la limpieza del cauce de dicha quebrada; así mismo, alguna cantidad de detritos coluviales de roca granodiorítica en las laderas Cajamarquilla.

La constatación anterior ha permitido orientar el sentido de la investigación hacia el diseño de muros de sostenimiento con suelo estabilizado mecánicamente MSE, lo cual responde al requerimiento de optimización del planeamiento urbanístico de esta zona, en correlación a una adecuada y abundante existencia de suelo granular.

La mejor manera de aprovechar la variedad granulométrica de los suelos de la quebrada Huaycoloro y de la ladera Cajamarquilla es mediante el uso de diversos tipos de refuerzo, lo cual implica el logro de una eficiencia estructural aplicable a diversas solicitaciones de la geomorfología, de la altura del elemento y del tipo de granulometría del suelo compatible con cada refuerzo, considerando para ese efecto el uso de geosintéticos (geotextiles y geomallas) y gaviones.

Bajo este cometido, todo diseño estructural de muros MSE requiere la verificación de estabilidad externa, al volteo, al deslizamiento y a la capacidad de carga; lo cual es aplicable de manera simple cuando se utiliza como refuerzo los gaviones; sin embargo cuando el refuerzo es con geosintéticos debe realizarse previamente la verificación de estabilidad interna, que correlaciona las propiedades físicas de dichos refuerzos y el suelo.

Sin embargo, por diversas circunstancias que confluyen en toda investigación el uso de los valores de los parámetros del suelo a utilizarse como elemento estructural de los muros MSE (ϒ1, ɸ’1 y c’1,) conllevan a incertidumbre epistémica desde el punto de vista geotécnico, lo cual, en la presente investigación ha generado un análisis y dilucidación probabilística de la confiabilidad de uso de dichos parámetros. Ello, en correlación a la serie de factores que intervienen en los diseños y en la discrecionalidad del diseñador o investigador, dará como resultado un producto (muro MSE) con eficiencia estructural.

El término “eficiencia estructural” debe entenderse como “la capacidad de lograr una estructura con el mínimo de recursos, y al menor costo y tiempo posibles”, lo cual se sustenta en una serie de experiencias que puede sintetizarse como: la optimización de procesos para maximizar (ganancias, velocidad, calidad, etc.), o minimizar: (costos, tiempo, riesgos, error, etc.), todo lo cual implicará la agudeza en la toma de decisiones del diseñador, así como del ejecutor de la obra.

The occurrence of the “Child Phenomenon“, in 2017, caused a series of disasters in various basins located west of the city of Lima, which event constituted the beginning of the search for information, finding within it the Study “Scenarios of disaster risks – Huachipa Sector ”Lurigancho Chosica-Lima Metropolitan District” developed by INDECI in agreement with UNDP and CESAL.

In consideration of this study, as regards the urban settlement and consolidation of the right bank of the Huaycoloro stream, the adjacent area occupied by the PETRAMAS and UNICON companies has been assumed as the area of ​​the present investigation; being relevant the existence of a large amount of fluvial material as a result of cleaning the channel of said stream; likewise, some amount of colluvial debris of granodioritic rock on the Cajamarquilla slopes.

The aforementioned finding has allowed to orient the direction of the research towards the design of support walls with mechanically stabilized soil MSE, which responds to the requirement of optimization of urban planning in this area, in correlation to an adequate and abundant existence of granular soil.

The best way to take advantage of the granulometric variety of the soils of the Huaycoloro stream and the Cajamarquilla slope is through the use of various types of reinforcement, which implies the achievement of a structural efficiency applicable to various requests of geomorphology, height of the element and the type of granulometry of the soil compatible with each reinforcement, considering for this purpose the use of geosynthetics (geotextiles and geogrids) and gabions.

Under this mandate, all structural design of MSE walls requires the verification of external stability, overturning, sliding and load capacity; which is applicable in a simple way when using gabions as reinforcement; However, when the reinforcement is with geosynthetics, the internal stability verification must be previously performed, which correlates the physical properties of said reinforcements and the soil.

However, due to various circumstances that converge in all research, the use of the values ​​of the soil parameters to be used as a structural element of the MSE walls (ϒ1, ɸ'1 and c'1,) lead to epistemic uncertainty from the point of view of geotechnical view, which, in the present investigation, has generated a probabilistic analysis and elucidation of the reliability of use of these parameters. This, in correlation to the series of factors that intervene in the designs and in the discretion of the designer or researcher, will result in a product (MSE wall) with structural efficiency.

The term “structural efficiency“ should be understood as “the ability to achieve a structure with the minimum of resources, and at the lowest possible cost and time“, which is based on a series of experiences that can be synthesized as: the optimization of processes for maximize (profits, speed, quality, etc.), or minimize: (costs, time, risks, error, etc.), all of which will imply sharpness in the decision-making of the designer, as well as the executor of the work.