Geología de Bogotá: Tipos de suelos de la sabana y sismicidad

Introducción Geología de Bogotá

La ciudad de Bogotá, Colombia, está ubicada en el centro del país siendo la altiplanicie más extensa de la cordillera oriental de los Andes.

Ésta se encuentra a más de 2600 metros sobre el nivel del mar y tiene una superficie de aproximadamente 33 kilómetros de sur a norte y 16 kilómetros de este a oeste.

El tipo de suelo presente en Bogotá es reciente, de edad cuaternaria y se caracteriza por poseer una humedad media y densidad blanda.

El subsuelo presenta en profundidad distintas capas de arcillas, arenas, gravas y niveles orgánicos.

A todo este relleno sedimentario, sobre el cual se encuentra la ciudad, se le denomina la sabana de Bogotá.

Los principales retos de construir en Bogotá son los suelos muy blandos, el nivel freático muy alto en algunas zonas unido a fenómenos de subsidencias y a que existe una alta actividad sísmica debido a la zona de subducción del pacifico y el complejo sistema de fallas tectónicas.

Geología – geotecnia de la sabana de Bogotá

La geología del suelo de Bogotá se caracteriza por distintos tipos de rocas, suelo residual, derrubios de ladera, conos de deyección, depósitos fluviales, llanuras de inundación y rellenos antrópicos procedentes de vertederos y de distintas construcciones.

Cada una de estas capas en el suelo le agrega un mayor grado de dificultad a las construcciones de la zona, ya que tienen comportamientos geomecánicos muy distintos.

Por ejemplo, las formaciones rocosas tienen su origen en rocas sedimentarias y se comportan mucho mejor que los suelos residuales que están compuestos en su gran parte por arcillas y ocupan espesores de hasta 10 metros de profundidad.

Por otro lado, se tienen los derrubios que vienen a ser todo el material proveniente de las laderas rocosas después de pasar por procesos de erosión, meteorización y transporte acumulándose en las partes medias y bajas de las laderas.

Asimismo, se tienen los complejos de conos que son bloques dentro de una matriz de arena arcillosa o arenosa y limo-arcillosa.

Se tienen también, las llanuras de inundación compuestas por arcillas y limos de casi 5 metros de espesor y los rellenos de excavación próximos al aeropuerto El Dorado, en la autopista Norte y otras zonas relevantes en el área donde el terreno tuvo que ser adecuado.

Finalmente, se tienen los depósitos fluviales-lacustres, que se dividen en dos, los de terraza baja y los de terraza alta, siendo estos últimos el relleno más importante y característicos de la sabana de Bogotá.

Depósitos fluviales-lacustres de la sabana de Bogotá

Este tipo de suelos son el reto de mayor importancia para la cimentación de estructuras tanto livianas como pesadas en Bogotá ya que llegan a alcanzar en promedio más de los 250 metros de espesor.

Dichos depósitos tienen una resistencia al corte baja de 0.2 a 0.4 Kg/cm² y están compuestos principalmente por capas poco consolidadas de arcillas plásticas grises y verdes.

De mismo modo, están compuesto en menor proporción por capas de arcillas turbosas, limos, arenas finas, arenas gruesas, diatomita y hasta de cenizas volcánicas.

Las arcillas blandas de la sabana de Bogotá son de origen lacustre reciente, por lo cual no presentan relaciones de sobreconsolidación muy altas, aunque en algunos casos se pueden presentar en los primeros 10 metros de profundidad sobreconsolidación media por el efecto de la desecación, la variación de los esfuerzos efectivos y la compresión secundaria que genera sobreconsolidación aparente.

A continuación se presentan las características geotécnicas típicas de las arcillas de Bogotá. (Machuca, 2008)

Propiedades de las arcillas de Bogotá
Peso unitario	1.1 a 1.8 g/cm3
RSC	1.1 a 1.3
Angulo de resistencia al corte	28°
Relación de vacíos e0	2.42
Índice de compresión Cc	1.42 a 2.32
LP	30 % a 50%
LL	100 % a 180 %

Subsidencias en la ciudad de Bogotá

Antes de hablar sobre las subsidencias de la sabana de Bogotá es importante tener claro el concepto y causas de este fenómeno.

Las subsidencias son cambios volumétricos negativos o hundimientos del terreno asociados a:

• Presencia de materiales solubles.
• Extracción de las reservas hídricas y acuíferos.
• Procesos de erosión mecánica subsuperficial donde se crean canales de flujo en los materiales no consolidados del suelo, flujos laterales o plásticos.
• Compactación inducida por grandes cargas como estructuras de gran peso, rellenos naturales y drenajes.
• Subsidencia tectónica que también genera desplazamientos verticales importantes cuando ocurren sismos de gran intensidad.

Las subsidencias en Bogotá se han dado en gran parte por el aumento de construcciones de gran tamaño, las cuales son incompatibles con la capacidad de soporte de los suelos blandos existente en la ciudad.

Las subsidencias presentes se encuentran en un rango de 1 cm a 7,5 cm por año.

Los lugares con mayores hundimientos suelen estar también asociados a zonas industriales con presencia de pozos de extracción de agua.

Actualmente, se tiene a disposición un estudio realizado por lo que en su momento se llamaba FOPAE (Fondo de Prevención y Atención de Emergencias) y hoy en día se conoce como IDIGER (Instituto Distrital de Gestión de Riesgos y Cambio Climático), el cual sirve para indicar el patrón a lo largo de la ciudad de las variaciones, demostradas lineales en el tiempo, de las subsidencias. Este estudio sirve como base en cualquier construcción en la zona y de guía para los posteriores análisis detallados que amerita cada caso particular.

Sismicidad en Bogotá

Colombia se ve afectado por un sistema de fallas complejo y por el movimiento de tres placas: La nazca, la suramericana y la del caribe.

La ciudad de Bogotá se encuentra en una zona de amenaza intermedia (sismos de 6 a 7 grados en la escala de Richter), ya que se ve afectada por el choque de las placas de nazca y la suramericana, así como principalmente del sistema de Falla Frontal de la Cordillera Oriental ubicada a 40 Km de la ciudad y en menor proporción por las Fallas de Usme, Honda e Ibagué.

Actualmente, se cuenta con el estudio de microzonificación sísmica realizado por el FOPAE o IDIGER en la ciudad de Bogotá, donde se agrupan cinco tipos de zonas características con las cuales se definen los parámetros de diseño adecuados para garantizar la sismorresistencia de las construcciones.

Las zonas se dividen en: rocas o zonas montañosas con gran proporción de areniscas y arcillolitas, conos de deyección, suelos duros donde se agrupan todas las arcillas preconsolidadas con presencia de suelos aluvionales arenosos, suelos granulares aluviales y los suelos blandos que son los protagonistas en el fenómeno de subsidencias.

 

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Imagen principal tomada de www.logemin.com