Mejoramiento-de-suelos-para-losas

Uso de Columnas de Grava Compactada para el apoyo de losas de cimentación

Disminuye los costos y tiempos de construcción de tu cimentación con los sistemas Geopier®

By Mayra Nolasco & Héctor de la Fuente

Cuando las descargas estructurales son tan grandes que el área que ocupan las zapatas de cimentación es igual o mayor a un 50% de la huella de la estructura, resulta más económico el uso de una losa de cimentación, la cual no solo distribuye las descargas en una mayor área, reduciendo la presiones sobre el suelo, sino que evita o disminuye los asentamientos diferenciales. También, el uso de una losa como cimentación es recomendable si se detecta gran heterogeneidad en la estratigrafía del sitio de construcción.

En general, las losas de cimentación se utilizan en suelos donde se obtienen bajas capacidades de carga para zapatas corridas o aisladas. Sin embargo, si se tienen estratos de suelo blando o de baja compacidad de gran espesor, es probable que los asentamientos estimados superen los valores permisibles por reglamento. En este caso, puede recurrirse a un método de mejoramiento de suelo o al cambio del tipo de cimentación.

A lo largo de este blog se abordarán las ventajas del mejoramiento con pilas de grava compactada Geopier® para el apoyo de losas de cimentación.

¿Cuáles son los métodos constructivos de Pilas de Grava Compactadoa Geopier® para el apoyo de losas de cimentación?

Los métodos constructivos de Columnas de Grava Compactada Geopier® recomendados para el apoyo de losas de cimentación son:

 

GP3®

 

IMACT®

 

1X®

GP3® IMPACT® X1®
Cuadrilla de 4 personas y 3 máquinas Cuadrilla de 3 personas y 2 máquinas Cuadrilla de 4 personas y 3 máquinas
Rendimiento de 200 m lineales por jornada en condiciones óptimas Rendimiento de 300 m lineales por jornada en condiciones óptimas Rendimiento de 200-300 m lineales por jornada en condiciones óptimas
Hasta 8 m de profundidad de mejoramiento Hasta 15 m de profundidad de mejoramiento Hasta 10 m de profundidad de mejoramiento

La variedad de métodos constructivos de las Pilas de grava compactada Geopier® permiten construirlas con o sin presencia de nivel de agua freática cerca de la superficie y de forma rápida y limpia. Las cuadrillas de trabajo son reducidas involucrando entre 3 y 4 personas únicamente, y con altos rendimientos de construcción de metros lineales por jornada.

Las Columnas de Grava Compactada Geopier® también contribuyen con el control de los asentamientos totales y diferenciales de la estructura, ya que densifican el suelo a su alrededor y proporcionan puntos de drenaje radial en el subsuelo.

Con el sistema de mejoramiento de suelos Geopier® se introducen en el subsuelo elementos de alta compacidad y se mejoran las propiedades del suelo circundante. Estas permiten reducir tanto el espesor de la losa de cimentación como la cantidad de acero de refuerzo, mitigar el potencial de licuación de los suelos o acelerar el proceso de consolidación.

Comparado con otras alternativas como la excavación y reemplazo, suelo-cemento, pilas o pilotes, se obtienen ahorros en los costos y los tiempos de construcción de las cimentaciones.

¿Cómo se diseñan las losas apoyadas sobre un suelo mejorado con Pilas de Agregado Compactado Geopier®?

Con capa de transferencia

Como las Pilas de Agregado Compactado Geopier® tienen una mayor rigidez que el suelo mejorado, por debajo de la losa de cimentación se puede colocar una capa de transferencia de carga para disminuir los esfuerzos de flexión que generen, y uniformizar la distribución de cargas en la losa. Esta capa puede estar conformada por arena con finos de baja plasticidad y puede diseñarse considerando un mecanismo de falla por punzonamiento para terraplenes de poco espesor.

 

Fig. 1 Esquema de losa de cimentación apoyada sobre un suelo mejorado con pilas de grava compactada con capa de transferencia de carga.

Sin capa de transferencia

Para el diseño estructural de la losa apoyada directamente sobre el suelo mejorado con columnas de agregado compactado Geopier® debe considerarse que estos elementos poseen una rigidez mucho mayor que la del suelo mejorado gracias a su procedimiento constructivo que implica la compactación por capas del agregado de ¾ a 1 ½” de diámetro. Sin embargo, los esfuerzos flectores en la losa serán siempre menores a los que genera un elemento de concreto, debido a que, comparado con elementos de concreto, las pilas de agregado compactado tienen una menor relación de rigidez con el suelo por debajo de la losa.

 

Fig. 2 Esquema de losa de cimentación apoyada sobre un suelo mejorado con pilas de grava compactada sin capa de transferencia de carga


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Uso en la losa de piso de una nave industrial

Para una nave industrial de aproximadamente 5400 m² de extensión, cuyas descargas estructurales van de 3 a 6 t/m², ubicada sobre arcillas de consistencia blanda y un relleno compactado a base de arena limosa medianamente compacta, los asentamientos diferenciales teóricos, obtenidos considerando que la cimentación es una losa con contratrabes apoyada sobre el terreno natural, eran excesivos (mayores a 5 cm).

Inicialmente, se tenía la propuesta de usar pilas de cimentación; sin embargo, esto afectaba en gran medida la agenda de construcción, así como los costos de la subestructura.

Para esta nave se diseñó el mejoramiento de suelos a base de Columnas de Grava Compactada Geopier Impact®  de 13 m de longitud, generando un ahorro de aproximadamente el 30% del presupuesto inicial con pilas de cimentación.

 

Fig. 3 Instalación de Pilas de Agregado Compactado Geopier Impact® para la losa de una nave industrial

Además, el tiempo de ejecución del mejoramiento fue de 1 mes, por lo que los tiempos de construcción de la cimentación también se vieron beneficiados.

Conclusiones

Se tienen diversas alternativas para la construcción de columnas de agregado compactado Geopier®, que aplican tanto para suelos finos como para suelos gruesos de consistencia muy blanda a firme y compacidad muy suelta a media, respectivamente, al igual que cuando se tienen suelos orgánicos o rellenos no controlados.

Las cuadrillas de trabajo para la construcción de Pilas de Agregado Compactado Geopier® son reducidas, por lo que varias cuadrillas pueden trabajar al mismo tiempo sin problemas para realizar maniobras, y así, reducir aún más los tiempos de ejecución. 

El uso de elementos de concreto para el control de asentamientos de una losa puede resultar bastante costoso, ya que, para evitar una falla por punzonamiento se requiere colocar acero adicional en las zonas donde hay concentraciones de esfuerzos, incrementando a su vez el espesor de la losa.

Referencias

Han, J. (2017). Principles and practices of Ground Improvement. John Wiley & sons, Inc. New Jersey, U.S.A.

Varaksin, S., Hamidi, B., Racinais, J. (2014). The tin line between deep foundations and soil improvement. PNRPU Construction and Architecture Bulletin, pp. 9-32. Geopier Foundation Company. Geopier® solutions for slabs. Floor slabs applicaction flyer.


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