diseño geopier

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USO DE PILAS DE AGREGADO COMPACTADO GEOPIER ® PARA APOYAR UN EDIFICIO HABITACIONAL EN CONCEPCIÓN, CHILE. Eduardo Ebensperger Rolando EMPRO Ltda. [email protected] Iván Cañete Núñez Emin Sistemas Geotécnicos S.A [email protected] Alejandro Méndez Rosas Emin Sistemas Geotécnicos S.A [email protected] Jorge Parra Geopier Foundation Company [email protected] Resumen Esta publicación presenta un sistema innovador de refuerzo de suelo patentado por Geopier Fundation Company, y su primera aplicación en Chile, para el apoyo de la cimentación de un edificio habitacional, como alternativa a otras técnicas convencionales de mejoramiento de suelo y pilotaje. El sistema de refuerzo de suelo Geopier® proveyó control de asentamiento y mitigación de licuefacción en un suelo ML blando y saturado. 1 INTRODUCCIÓN. El proyecto denominado Edificio Monet consiste en un edificio habitacional ubicado a los pies del cerro La Virgen de la ciudad de Concepción, Chile. El proyecto queda emplazado en un barrio residencial, donde se deben cumplir con los estándares de ruido, horarios y camiones circulantes. El edificio cuenta con 6 niveles más un subterráneo. El área en planta corresponde a 950 m 2 . La estructuración está compuesta básicamente en base a muros de hormigón armado que se apoyan sobre una losa de fundación rígida de 80 cm de espesor. En la figura 1 se indica la planta del sistema de fundación del edificio con los respectivos muros.

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Page 1: Diseño Geopier

USO DE PILAS DE AGREGADO COMPACTADO GEOPIER® PARA APOYAR UN EDIFICIO HABITACIONAL EN CONCEPCIÓN, CHILE.

Eduardo Ebensperger Rolando EMPRO Ltda.

[email protected]

Iván Cañete Núñez Emin Sistemas Geotécnicos S.A

[email protected]

Alejandro Méndez Rosas Emin Sistemas Geotécnicos S.A

[email protected]

Jorge Parra Geopier Foundation Company

[email protected]

Resumen

Esta publicación presenta un sistema innovador de refuerzo de suelo patentado por Geopier

Fundation Company, y su primera aplicación en Chile, para el apoyo de la cimentación de un

edificio habitacional, como alternativa a otras técnicas convencionales de mejoramiento de suelo y

pilotaje. El sistema de refuerzo de suelo Geopier® proveyó control de asentamiento y mitigación

de licuefacción en un suelo ML blando y saturado.

1 INTRODUCCIÓN. El proyecto denominado Edificio Monet consiste en un edificio habitacional ubicado a los pies del cerro La Virgen de la ciudad de Concepción, Chile. El proyecto queda emplazado en un barrio residencial, donde se deben cumplir con los estándares de ruido, horarios y camiones circulantes. El edificio cuenta con 6 niveles más un subterráneo. El área en planta corresponde a 950 m2. La estructuración está compuesta básicamente en base a muros de hormigón armado que se apoyan sobre una losa de fundación rígida de 80 cm de espesor. En la figura 1 se indica la planta del sistema de fundación del edificio con los respectivos muros.

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Figura 1: Planta y corte losa de fundación edificio.

Las cargas de contacto suelo estructura a nivel de sello de fundaciones requeridas para el diseño

de las pilas de grava compactada se basa en la condición de servicio o condición estática (Figura

2) y condición sísmica (Figura 3), cuyas combinaciones de carga asociadas corresponden a:

Combinación Estática = PP + SC (1)

Combinación Dinámica = PP + SC ± Sismo (2)

Donde PP es el peso propio (carga muerta) en Ton/m2, SC es la sobrecarga (carga viva) en Ton/m2 y Sismo es la carga sísmica horizontal en Ton/m2.

Figura 2: Diagrama de tensiones para la condición de servicio estática (escala en Ton/m2).

Figura 3: Diagrama de tensiones para la condición dinámica (escala en Ton/m2).

El diseño debía proveer de un control de asentamiento total de la estructura menor a 2.54 cm bajo condiciones de suelos que se detallarán más adelante, por lo que la consultora estructural en un inicio había planteado la opción de pilotes de hormigón de 30 cm de diámetro que descansarían en la cota -14 m desde nivel de terreno natural. Como se indica después, estas tolerancias de asentamiento y condiciones de suelos fueron las que llevaron a los diseñadores a estudiar diferentes opciones de mejoramiento de suelo e incluso el uso de pilotes pre excavados de hormigón.

Page 3: Diseño Geopier

2 EMPLAZAMIENTO SISMICO.De acuerdo a la norma NCh 433 (2010), el área de Concepción corresponde a zona sísmica tipo 3 (Concepción, amenaza sísmica alta), donde la aceleración efectiva A0 corresponde a “0.4g”, donde “g” es la aceleración de gravedad (9.81 m/s2).

3 EMPLAZAMIENTO GEOTECNICO. De acuerdo al informe de mecánica de suelos de EMPRO (2011), un estrato de limo clasificado como ML se encuentra hasta la cota -8.4 m desde nivel de terreno natural, el cual tiene un índice de golpes por pie del ensayo SPT no corregido entre 4 y 7. Bajo este estrato se encuentra una arena de compacidad media a alta clasificada como SM según sistema USCS, la cual llega hasta una profundidad superior a la del sondaje realizado. Este estrato cuenta con valores de número de golpes por pie no corregido de la prueba de penetración estandard (SPT) superiores a 21. Por otro lado la profundidad del nivel freático se detectó a los 3.6 m bajo la cota de terreno natural a la fecha de exploración. El estrato de limo ML cuenta con una resistencia a la compresión no confinada de 20.6 kPa. En los análisis de comportamiento de las pilas de grava compactada se considera condición drenada para proyectos de edificación en general por lo tanto este dato no ha sido considerado.

Por las condiciones de suelo mencionadas importa principalmente la deformabilidad (asentamientos), capacidad portante y potencial de licuación. Dado lo anterior, analizar la posibilidad de realizar un refuerzo de suelo de fundación a través de las pilas de agregado compactado se vio como una alternativa viable para solucionar los problemas descritos ya que mediante este sistema se controlan los asentamientos de la estructura, otorgan al suelo una capacidad portante mejorada para fundar y mitiga el potencial de licuación. Además de ser un sistema eficaz, conlleva importantes ahorros en costos y tiempos frente a otros sistemas de mejoramiento tales como instalación de pilotes hincados o excavación y remplazo por suelo de mejor calidad.

Figura 4: Caracterización en la profundidad con el ensayo SPT y clasificación USCS, contenido de finos, humedad relativa e límite líquido

Como se aprecia en la figura 4 el estrato más deformable y de menor resistencia desde el punto de vista de las cargas inducidas por el edificio, corresponde al ML que se encuentra

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inmediatamente bajo el sello de fundación, el cual consta de un espesor de 7.7 m. Sin embargo, por tema constructivo se excavó hasta la cota - 3.35 m desde el nivel de terreno natural (sello fundación), por lo que dicho estrato queda reducido a 5.05 m.

Se debe anotar que los análisis de licuación realizados utilizando la versión actualizada del método simplificado de Seed e Idriss (1971) propuesta por Youd e Idriss (2001), basado en el número de golpes SPT corregido (N1)60, determinó que los limos sueltos no plásticos (con valores SPT de 4 a 7 golpes/pie no corregidos) bajo nivel freático, eran potencialmente licuables bajo los niveles sísmicos del área.

4 SOLUCIONES DE CIMENTACION. Con el fin de dar apoyo al edificio, los diseñadores originalmente consideraron el uso de pilotaje. Por otro lado las alternativas estudiadas para brindar apoyo a la losa de fundación en sistemas de mejoramiento de suelos tales como (1) la técnica convencional de excavación y relleno con material seleccionado compactado; (2) pilas de agregado compactado Geopier®; y (3) columnas de grava tipo vibro-reemplazo (comúnmente conocidas como “stone columns”). Ciertas técnicas mostraron más ventajas o desventajas que otras. El método convencional de excavación y relleno, aunque simple de implementar, implicaría grandes costos por abatimiento del manto freático (“dewatering”) y acarreo de material selecto y su control. Las Pilas de Agregado Compactado y las columnas de grava son ambos métodos de mejoramiento de suelo. El proceso constructivo de las pilas de agregado compactado consiste de la compactación directa del agregado mediante la aplicación de alta energía de compactación con una alta frecuencia, lo cual resulta en un elemento que posee una rigidez del orden de 4 a 7 veces superior a la de las columnas de grava vibradas lateralmente. Adicionalmente, las pilas de agregado compactado se podían ejecutar en seco, mientras que el método “húmedo” (“wet method”) propuesto para las columnas de grava requeriría grandes cantidades de agua y su respectivo manejo adecuado. Por último, el método de instalación del sistema de pilas de agregado compactado sólo requería de equipo convencional para su instalación como se explica más adelante es este artículo. Después de la evaluación técnico-económica por parte del propietario del proyecto de las diferentes propuestas incluyendo pilotaje, la técnica de mejoramiento mediante pilas de agregado compactado fue seleccionada para el proyecto.

5 PROCESO CONSTRUCTIVO. Como se ilustra en la Figura 6., la construcción de pilas de grava compactada tipo Geopier® consiste en una perforación, en este proyecto en particular, de diámetro 0.76 m y profundidades definidas por alcance al estrato limo-arenoso SM (arenas de alta compacidad), instalados hasta aproximadamente los 4.85 m, se considera una cama de grava chancada de 20 cm entre el sello de fundación y coronamiento de las pilas. Seguidamente se deposita una primera capa de agregado (grava limpia angular de tamaño medio 4 cm aproximadamente) en el fondo de la perforación y se apisona lo suficiente para formar un bulbo estabilizado en la parte inferior de las pilas, de esta manera se pre-esfuerzan los suelos hasta una profundidad de al menos un diámetro debajo de la profundidad de perforación. Tras la primera capa estabilizada en el fondo de la perforación, se colocan sucesivas capas de un espesor aproximado de 0.3 m hasta llegar a la cota de coronamiento (-3.55 m). Cada capa de grava se compacta mediante el uso de apisonador biselado patentado que aplica una alta energía de compactación con una frecuencia de entre 600 y 800 golpes por minuto.

Figura 6. Procedimiento constructivo de las pilas de agregado compactado.

Durante el proceso de compactación de cada capa, el pisón biselado desplaza la grava no solo en sentido vertical, sino también lateralmente contra las paredes de la perforación. La acción de

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compactación aumenta los esfuerzos laterales en la masa del suelo alrededor de las pilas de grava, produciendo un aumento en la rigidez y resistencia al esfuerzo cortante del suelo adyacente. El instalar pilas de agregado compactado en suelos compresibles resulta en un significativo incremento de su resistencia y rigidez que les permite alcanzar una gran capacidad de carga, y proveer un mejor control de asentamiento de zapatas, losas de fundación, y en general, cargas aplicadas por estructuras (Handy, 2001).

Figura 7: Círculos de Mohr generados en el proceso de instalación y vida útil de la obra (Handy, 2001).

En la figura 7 se tiene esfuerzo de compresión “σ” y esfuerzo de corte “ ” para un elemento de

suelo en las inmediaciones de la columnas de grava compactada (no superior a 4 cm desde el borde de la pila), representando su estado tensional en los círculos de Mohr A, B y C. Cuando el elemento de suelo no ha sido perturbado se tiene la condición geoestática con esfuerzo horizontal

efectiva “ 0'h ” y esfuerzo vertical efectiva “ 0'v ”, donde el esfuerzo principal mayor es el vertical,

generándose el círculo de Mohr “A”. Luego, al ejecutarse la pila por el proceso constructivo

descrito se incrementan los esfuerzos horizontales efectivos hasta llegar al valor “ONCONSTRUCTIh' ”,

siendo ésta ahora el esfuerzo principal mayor, quedando el valor de esfuerzo de compresión

vertical efectiva constante durante la instalación “ 0'' vv ONCONSTRUCTI ”, describiéndose así en círculo

de Mohr “B”. Por lo tanto se produce la condición de falla únicamente durante el proceso de instalación de las pilas, según se aprecia en la figura 7 (esta figura es una referencia, no son las condiciones particulares en este proyecto). Por último, al quedar el elemento de suelo bajo la

estructura proyectada se incrementa el esfuerzo vertical efectivo, llegando hasta “ ''IONCONSOLIDATv ,

manteniéndose constante en este proceso la tensión horizontal de compresión efectiva

“ONCONSTRUCTIh' ”, generándose así nuevamente una inversión en los esfuerzos principales, donde el

esfuerzo principal efectivo mayor corresponde nuevamente al vertical. De esta forma se tiene el círculo de Mohr “C”. Comparando los círculos de Mohr A, B y C, queda manifiesto el incremento en el esfuerzo de corte máximo alcanzado por el hecho de instalar las pilas, viéndose reflejada así el aumento de la resistencia al corte del suelo mejorado con el sistema de Pilas de Grava Compactada Geopier®. Independiente de que se pueda o no producir consolidación en el suelo matriz reforzado mediante la instalación de las pilas de agregado compactado, el asentamiento vendrá dado por las ecuación (7) indicada más adelante.

6 METODOLOGÍA DE DISEÑO GEOPIER®. Las Pilas de Agregado Compactado se diseñan para controlar asentamientos para satisfacer los criterios específicos del proyecto. Los asentamientos totales (s) bajo la cimentación se estiman sumando el asentamiento en la zona del suelo reforzado (zona superior, suz) y el asentamiento de la zona bajo el fondo de las pilas instaladas (zona inferior, slz) (Figura 8).

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Figura 8: Modelo de Geopier® de 2 Capas.

6.1 ZONA SUPERIOR. El procedimiento para calcular los asentamientos en la zona superior se basa en una analogía de resortes (Lawton y Fox, 1994, Wissmann y Fox, 2000) como se muestra en la Figura 9.

Las pilas de agregado compactado actúan como resortes rígidos, mientras que la matriz de suelo entre los pilas actúa como resortes blandos. Los esfuerzos aplicados a los suelos reforzados se distribuyen de acuerdo a la rigidez relativa entre los elementos instalados y el suelo (Rs) y la razón de área de reemplazo o área de cobertura de las pilas (Ra). Una fuerza Q aplica a una cimentación, la cual se puede expresar como el producto entre el esfuerzo de contacto promedio (q) y el área de la cimentación (A), se resiste mediante las columnas instaladas (Qg) y por la matriz de suelo (Qm), ecuación 1.

mmggmg AqAqQQqAQ (3)

Donde qg es el esfuerzo aplicado en el tope de las Pilas de Agregado Compactado, Ag es el área de los elementos Geopier debajo de la cimentación, y Am es el área de la matriz de suelo en contacto con el fondo de la cimentación.

Figura 9: Analogía de Resortes de Diseño.

El procedimiento incluye la hipótesis de que la cimentación es rígida en relación con el suelo de apoyo, de modo que el asentamiento de la columna de grava será igual al asentamiento de la matriz de suelo. El asentamiento de la cimentación (s) se puede expresar en términos de la rigidez del Geopier (kg) y de la matriz de suelo (km), ecuación (4).

m

m

g

g

k

q

k

qs (4)

El esfuerzo aplicado en el tope de las Pilas de Agregado Compactado (qg) se calcula con la expresión de la la ecuación (5), depende del esfuerzo de contacto promedio de la cimentación (q), la relación de rigidez entre las pilas de agregado y la rigidez del suelo (Rs), y la relación entre el área seccional de las pilas de grava y el área de la cimentación (Ra):

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1

asa

s

gRRR

Rqq (5)

La relación de rigidez Rs, se define como la relación entre el módulo de rigidez de Pilas de Agregado Compactado (kg) y el módulo de rigidez del suelo (km), como indica la ecuación 6.

m

g

sk

kR (6)

El módulo de rigidez (kg) se define como la razón del esfuerzo aplicado al tope de la pila de agregado compactado y la deformación vertical resultante.

El asentamiento en la zona superior (δuz), es la razón entre el esfuerzo aplicado en el tope de la Pila de Agregado Compactado y el módulo de rigidez de la misma, ecuación 7.

g

g

uzk

qs (7)

El asentamiento total de las cimentaciones apoyadas sobre pilas de agregado compactado se calcula como:

lzuz sss (8)

6.2 ZONA INFERIOR. Los asentamientos en la zona inferior bajo la zona reforzada con columnas de grava compactada se calculan usando las teorías convencionales de elasticidad (Terzaghi y Peck, 1967), con valores de módulo de elasticidad interpretados de pruebas de laboratorio o pruebas in-situ, o bien, mediante ensayos de consolidación. Para este proyecto se contó únicamente con un ensayo SPT en la profundidad, donde mediante correlación se obtuvieron los diferentes módulos elásticos (Schmertmann, 1970). El método supone que los esfuerzos inducidos en la zona inferior se pueden estimar usando soluciones para una cimentación apoyada en un medio elástico semi-infinito. Esta suposición se considera conservadora.

7 SOLUCIÓN DE DISEÑO USANDO GEOPIER®. Los parámetros de diseño para determinar la capacidad de carga de la Pila de Agregado Compactado y la masa de suelo, pueden ser estimados, conociendo el número de golpes de acuerdo a la prueba de penetración estándar (Fox y Cowell, 1998), la cual también se puede emplear para determinar el módulo de rigidez de la pila, que posteriormente se verifica mediante una prueba de módulo de rigidez en terreno (no se prueba carga última). Para el caso en que se encontrara un valor menor en la prueba de módulo de rigidez en terreno a lo considerado en el diseño, se deberá rediseñar el proyecto e implementar los cambios en la obra.

Los parámetros de diseño de las pilas de grava compactada para el apoyo de las losas estructurales en las que se cimentará el edificio se resumen en la Tabla 7.1.

Tabla 7.1. Parámetros de Diseño de Geopier®

Parámetro Valor

Capacidad portante admisible suelo reforzado (FS=2)

240 KN/m2

Rigidez de las pilas 47.5MN/m3

Rigidez de la matriz de suelo 5.7 MN/m3

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Respecto a la capacidad portante admisible dependerá del tipo de suelo a reforzar. Esta capacidad portante del suelo reforzado viene definida en las teorías explicadas por Wissmann (2007). La rigidez de la matriz de suelo se estima conservadoramente para la condición no reforzada usando teoría de elasticidad.

7.1 ANÁLISIS POR CARGA Y ASENTAMIENTO. El espaciamiento y longitud de las Pilas se determinaron en base a proveer control de asentamiento total menor a 2.54 cm dadas las combinaciones de carga de las ecuaciones (1) y (2). Se obtuvieron los resultados indicados en la Tabla 7.1.1.

Tabla 7.1.1. Diseño por carga y asentamientos.

Estructura Espaciamiento Longitud Geopier®

Edificio ≤ 2 m. 4.85 m aprox. (para reforzar a través del

estrato SM)

7.2 ANÁLISIS POR MITIGACIÓN DE LICUACIÓN. Las Pilas de Agregado Compactado se instalan con suficiente energía para crear un material altamente densificado. El elemento instalado y el suelo alrededor presentaran un comportamiento dilatante, y no son susceptibles a licuación. Ante un evento sísmico, debido a que las pilas de agregado compactado son más rígidas que el suelo alrededor, los elementos absorberán un porcentaje mayor de los esfuerzos de corte que ocurren dentro del depósito de suelo durante la carga sísmica. Los esfuerzos de corte inducidos en la masa de suelo y las pilas son proporcionales a la rigidez. La razón de rigidez de los elementos Geopier® a la rigidez del suelo es del orden de 8.3 en este proyecto. Por esta razón, se produce una reducción de los esfuerzos de corte aplicados a la matriz de suelo por el evento sísmico.

Se realizaron análisis de susceptibilidad a licuación utilizando la versión actualizada del método simplificado de Seed e Idriss (1971) propuesta por Youd e Idriss (2001) a base del número de golpes SPT, aceleración máxima de 0.4g, y magnitud de terremoto de magnitud (diseño) 8.0. Se determinó que los suelos limosos sin índice de plasticidad (con valores SPT “N” de 10 golpes ó menos en 30 cm) presentes debajo del nivel freático, eran potencialmente licuables. La Figura 10 muestra los resultados de los análisis de potencial de licuación, donde CSR es la demanda sísmica sobre el estrato de suelo analizado y CRR la resistencia a la licuación del mismo. Cuando CSR > CRR a una profundidad determinada existe el potencial de licuación, o bien cuando el factor de seguridad F.S. = CRR/CSR < 1.

Figura 10: Resultados de Análisis de Potencial de Licuación.

Profundidad (m)

CRR CSR F.S.

3.8 0.11 0.25 0.44

4.8 0.13 0.28 0.46

5.9 0.14 0.31 0.45

6.8 0.12 0.33 0.36

7.8 0.14 0.34 0.41

8.8 0.41 0.35 1.17

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La tabla 7.2.1 indica los resultados obtenidos para mitigar licuación para el suelo analizado incorporando Pilas de Grava Compactada. Se calcula el área de reemplazo necesaria para asegurar la atracción de los esfuerzos de corte producidos ante un evento sísmico (Wissmann y Lawton, 2005) y la disipación de la presiones de poro a través de las columnas de grava y de esta manera obtener un factor de seguridad frente al potencial de licuación ≥ 1 en toda la profundidad susceptible a licuar.

Tabla 7.2.1. Diseño por mitigación de licuación.

Estructura Espaciamiento Longitud Pilas de grava

Edificio ≤ 2 m. 4.85 m

8 SOLUCIÓN ADOPTADA Y DISEÑO EN PLANTA. La solución de diseño adoptada consistió en pilas espaciadas un máximo de 2.0 m centro a centro, generando una grilla cuadrada aproximada de 2.0 m de lado adaptada a la geometría de la losa de fundación, cumpliendo de esta manera condiciones de carga, asentamientos admisibles y mitigación de potencial de licuación del suelo. Las longitud elegida para los elementos fue de 4.85 m para toda la superficie de apoyo de la losa de fundación, abarcando con este largo toda la profundidad del estrato a mejorar.

Figura 11: Distribución de Pilas de Agregado Compactado.

Figura 12: Corte de losa de fundación apoyada en Pilas de Agregado Compactado.

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9 PRUEBA DE CARGA. Para verificar el valor de módulo de rigidez de una pila de grava

compactada asumido en el diseño de 47.5 MN/m3 y así validar el diseño, se realizó una prueba de módulo de carga sobre una pila del proyecto. En el tope de la pila se colocó un dado de hormigón del mismo diámetro de la pila y una placa de acero para aplicar la reacción sobre la misma. Los desplazamientos verticales se midieron mediante tres relojes comparadores (con sensibilidad de centésimas de milímetro) ubicados sobre la cabeza de la pila ensayada. Cada reloj comparador se fijó al sistema de referencia por medio de bases magnéticas, cuidando la verticalidad de vástago de medición (Figura 13.).

Figura 13. Ejecución de la prueba de carga en una Pila de Agregado Compactado.

Para la prueba de módulo se siguió de manera similar el método de carga estándar especificado en la norma ASTM D 1143, que establece que la carga debe incrementarse mediante diez escalones (5%, 17%, 33%, 50%, 67%, 83%, 100%, 117%, 133% y 150% del esfuerzo de diseño, 434 KPa) de carga aplicado en el tope de las Pilas de Agregado Compactado (la carga se aplica sólo sobre el área de la pila). Los incrementos de carga se aplicaron una vez que la velocidad de desplazamiento de la pila fuese menor de 0.25 mm/hr, y sin que la duración de cada incremento fuese mayor a dos horas. La carga se aplicó utilizando un gato hidráulico y una bomba manual, ambos calibrados y certificados. Se evaluaron las curvas esfuerzo-deflexión en el tope de la pila, como se muestra en la Figura 14.

Figura 14: Resultados de Prueba de Módulo.

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El esfuerzo de diseño “qg” se deriva de la ecuación (5), donde se considera de acuerdo a ecuación (6) Rs = 47.5/5.7 = 8.33. Por otro lado el área de reemplazo corresponde a:

1308.07.949

453416.0*274*

losa

gpilas

A

ANRa (9)

Donde pilasN Número de Pilas del proyecto, gA Área de un elemento de pila de grava en planta

de 0.76 m de diámetro (m2) y losaA Área de la losa de cimentación del proyecto (m2).

Se consideró la carga estática mayor del diagrama de tensiones (ver figura 2) (que en este caso controla sobre la dinámica) a nivel de sello de fundación, correspondiente a 101 kPa. Como se ha mencionado el cálculo de esfuerzo de diseño arrojó un valor de 434.6 kPa, que es mucho mayor a la tensión de servicio bajo la losa de fundación, dado a la atracción de esfuerzos de la pila compactada por su gran rigidez.

De la figura 14, se tiene que la carga de diseño (434.6 kPa) se encuentra aún en el rango lineal de comportamiento esfuerzo-deflexión, más aún la tensión máxima aplicada de 651.9 kPa no llega al comportamiento de fluencia de la pila ensayada, esto debido a que la gran rigidez del elemento medido corresponde a Kg = 434.6 kPa/0.0014 m = 381.2 MN/m3, valor muy superior al que se supuso en los cálculos preliminares (47.5 MN/m3), lo que indica un comportamiento mucho mejor al previsto, ya que de acuerdo a la ecuación (7) se tiene un asentamiento de la zona reforzada menor a lo estimado inicialmente.

También se diseñó para que las pilas de agregado compactado mitiguen el potencial de licuación de las arenas limosas sueltas saturadas y sin plasticidad presente en la estructura del suelo mediante la densificación del suelo matriz, e instalación de elementos rígidos y altamente drenantes que atraen los esfuerzos cortantes generados por un sismo y reducen el esfuerzo en el suelo matriz.

Figura 14. Instalación de Pilas de Grava Compactada (Diciembre 2011)

10 CONCLUSIONES. Los resultados de la prueba de carga verificaron el diseño de las Pilas de Agregado Compactado, cumpliendo satisfactoriamente con el comportamiento y rigidez esperada.

Se constató que la instalación de las pilas de grava compactada no generó ningún nivel de daño a las estructuras colindantes al proyecto conforme a lo indicado por FitzPatrick y Wissmann (2006).

Ante la presencia de suelos sueltos y compresibles y/o susceptibles a licuación, la solución de refuerzo usando Pilas de Agregado Compactado Geopier® resultó ser una alternativa técnicamente viable y económica con respecto a las soluciones tradicionales como excavación y

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reemplazo o pilotes, además de ser un sistema rápido (ejecución de 274 pilas en 20 días laborales) y confiable mediante un exhaustivo control de calidad en terreno.

REFERENCIAS

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