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Columnas o Pilas de Grava Compactada como la mejor opción costo-beneficio para construir cimentaciones junto a edificios históricos.

Descubre cómo la tecnología GP3® de Geopier permitió la construcción de un edificio departamental de 6 niveles junto a un Edificio Histórico en la Ciudad de Guadalajara Jalisco.

By Héctor de la Fuente & Mayra Nolasco

El crecimiento urbano en las ciudades conlleva a un aumento en las actividades constructivas. Las vibraciones producidas durante la construcción incomodan a personas o pueden causar daños estructurales a edificaciones aledañas, que van desde pequeñas fisuras hasta colapsos.

El mejoramiento del terreno a base de Columnas/Pilas de Grava Compactada, con la tecnología GP3® de Geopier®, garantiza que las estructuras aledañas no sufrirán daños debido a que su instalación genera vibraciones de alta frecuencia.

Esta alternativa cuenta con un proceso constructivo mucho más limpio y rápido que una cimentación profunda o cualquier otro método de mejoramiento de suelos, disminuyendo considerablemente las molestias que se puedan ocasionar a los vecinos, incluso en áreas de trabajo limitadas.

En este blog, se presenta un caso de éxito donde se construyó un edificio de 6 niveles justo a un costado de una iglesia del siglo XX, sin ocasionar daño alguno a la estructura ni molestias a los vecinos.

Condiciones estratigráficas y alternativa de cimentación convencional.

El subsuelo en el sitio de estudio está conformado principalmente por arena limosa en estado suelto hasta 8.0 metros de profundidad y, por debajo de ese nivel, se tiene arena limosa compacta; asimismo, hay presencia de nivel freático a -4.0 m con respecto al nivel de terreno natural.

De acuerdo con las descargas estructurales del edificio (100-250 t), al igual que con los análisis de capacidad de carga y de asentamientos, la cimentación del edificio debía transmitir las cargas hasta el estrato de arena limosa compacta, por lo que se diseñaron pilas de cimentación de diámetros variables entre 0.8 y 1.2 m, desplantadas de 9.0 a 13.0 m de profundidad.

 

Propuesta de cimentación para las condiciones del subsuelo en el sitio de estudio

Mejoramiento del terreno mediante la instalación de Columnas de Agregado Compactado

Con el sistema GP3® de Geopier® para la instalación de Pilas de Grava Compactada se redujo la profundidad de desplante de la cimentación hasta -1.5 m con asentamientos totales teóricos que están dentro del rango permisible, mejorando las propiedades de la arena limosa suelta hasta -5.5 m. En total se proyectó la construcción de 72 elementos de 4.0 m de longitud.

 

Propuesta de cimentación empleando un mejoramiento de suelos mediante Pilas de Grava Compactada Geopier® GP3®

El mejoramiento de suelos con Columnas/Pilas de Grava Compactada con el sistema Geopier® incrementa la capacidad de carga del suelo a nivel de desplante de las zapatas debido a su rigidez; además, el proceso de compactación de la grava que conforma las columnas/pilas implica un desplazamiento lateral del suelo circundante, disminuyendo su relación de vacíos y aumentando el esfuerzo horizontal.


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Retos constructivos

Área de trabajo reducida

El mejoramiento del terreno con Columnas o Pilas de Grava Compactada fue la mejor opción para este proyecto de 6 niveles, ya que la cuadrilla de construcción de la tecnología GP3® la conforman sólo cuatro personas y tres máquinas. A pesar de que las dimensiones del predio son de 18.0 x 50.0 m, no se tuvieron inconvenientes durante la ejecución de las actividades.

 

Ejecución de la perforación del suelo y apisonado de la grava que conforma las Pilas de Grava Compactada Geopier®

El rendimiento en la construcción de Columnas/Pilas de Grava Compactada con la tecnología Geopier® GP3® es de 200 metros lineales diarios en condiciones óptimas, de tal forma que el tiempo de construcción de la cimentación se reduce significativamente comparada con pilas, pilotes u otros tipos de mejoramiento de suelos como el suelo cemento o la excavación y reemplazo; consecuentemente, los costos del proyecto también se ven reducidos. Otra ventaja es que no requiere el uso de fluidos de perforación, lo que lo hace un sistema limpio. Para este caso de éxito, la instalación de las pilas de grava compactada se realizó en 4 días.

Colindancias

Una de las estructuras que colinda con el predio es una iglesia del siglo XX, situación que representaba gran preocupación, ya que las vibraciones producidas por procedimientos constructivos de cimentaciones profundas, como el hincado de pilotes usando martillos de caída libre, pueden causar daños significativos a estructuras colindantes.

Apisonado de las capas de grava durante la construcción de las Pilas de Agregado Compactado Geopier® GP3®

Pese a que la tecnología Geopier® GP3® genera vibraciones producto del apisonado del material granular que conforma la Columna/Pila de Grava Compactada, las frecuencias dominantes de dichas vibraciones oscilan entre 30 y 40 Hz mientras que, para el hincado de pilotes a percusión, las frecuencias dominantes se encuentran entre 10 y 15 Hz, mismas que tienen más probabilidad de generar daños a las estructuras por sus largos periodos de vibración. Todo lo anterior nos convierte una gran opción para este tipo de situaciones.

 

Velocidades pico de partícula, en función de la frecuencia de vibración, producidas por el hincado de pilotes con martillo de caída libre (modificado de Brzakala & Baca, 2017);

 

b) Velocidades pico de partícula, en función de la frecuencia de vibración, producidas por la instalación de Pilas de Grava Compactada Geopier® GP3® (modificado de Fiegel & Farrell, 2008)

Conclusiones

Después de la construcción de este proyecto, el edificio colindante no sufrió ningún daño. El tiempo de ejecución total fue de 4 días. Se instalaron 72 Columnas/Pilas de Grava Compactada de 4.0 m de longitud con la tecnología GP3® de Geopier®. Después del mejoramiento del terreno se desplantaron zapatas a 1.5 m de profundidad, obteniéndose un ahorro cercano al 64% del presupuesto inicial de la cimentación comparada con la construcción de pilas.

En SOILSOLUTION reducimos el drama en la construcción.

Referencias

Brzakala, W., & Baca, M. (2017). The measurement and control of building vibrations in course of sheet pile wall and franki pile driving. 17th International Multidisciplinary Scientific GeoConference (SGEM), (págs. 929-936). Vienna, Austria.

Fiegel, G., & Farrell, T. (2008). Measurement of vibration and noise during the instalation of rammed aggregate piers. 6th International Converence on Case Histories in Geotechnical Egineering, (págs. 11-16). Arlington, VA.

Wissmann, K., FitzPatrick, B., & White, D. Vibration and noise levels. Technical Bulletin No. 9. Geopier®.


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