COLUMNAS O PILAS DE GRAVA COMPACTADA COMO LA MEJOR OPCIÓN COSTO-BENEFICIO PARA CONSTRUIR CIMENTACIONES JUNTO A EDIFICIOS HISTÓRICOS.

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

La existencia de edificios históricos ubicados en zonas de construcciones modernas dificulta los procesos constructivos de cimentación debido a las vibraciones y ruidos generados, ocasionando a su vez daños a las estructuras históricas aledañas. Una alternativa costo efectiva para el apoyo de cimentaciones colindantes a edificios históricos es el uso de Pilas de Grava Compactada construidas con métodos de compactación de alto impacto, generando vibraciones de alta frecuencia y baja amplitud, ayudando a evitar el riesgo de daños en las edificaciones colindantes.

INSTRUCCIONES GENERALES

Los sistemas de mejoramiento de suelos han surgido como alternativas para la construcción de cimentaciones que modifican las propiedades de resistencia y deformación del suelo mediante acciones físicas o inclusiones, que aumentan la capacidad de carga del suelo y disminuyen los asentamientos provocados por las estructuras. Por otro lado, el crecimiento urbano en las ciudades conlleva a un aumento en las actividades constructivas y, por lo tanto, incrementa la producción de vibraciones durante la construcción, mismas que causan incomodidad a las personas o que pueden dañar estructuralmente a edificaciones aledañas, que van desde pequeñas fisuras hasta colapsos. El mejoramiento del terreno a base de Columnas/Pilas de Grava Compactada genera vibraciones de alta frecuencia y baja amplitud de onda durante su instalación, lo que hace poco probable que estructuras aledañas sufran daños por dicha actividad. Esta alternativa cuenta con un proceso constructivo mucho más limpio, de rápida ejecución, con buen desempeño y menos costoso 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.

MEJORAMIENTO DE SUELOS MEDIANTE PILAS DE GRAVA COMPACTADA

El sistema constructivo de Columnas/Pilas de Grava Compactada surgió en la década de los 80´s; fue desarrollado por el Dr. Nathaniel con el objetivo de brindar una solución costo efectiva y rápida para el apoyo de cimentaciones en comparación con las alternativas de cimentaciones tradicionales. La Pila o Columna de Grava compactada puede definirse como un elemento semirrígido vertical conformado por capas de grava triturada sin finos de tamaño máximo de 3/4“ a 1 ½”, que se introducen en el suelo por reemplazo o por desplazamiento lateral y que se apisonan hasta compactarlas con la finalidad de que alcancen una alta rigidez.

Sistema Constructivo GP3

Este sistema constructivo permite mejorar hasta 8.0 m de profundidad. Es bastante eficiente, ya que se pueden obtener rendimientos de hasta 200–300 m lineales de pila de grava compactada por jornada de 8 hr. Las cuadrillas de trabajo están integradas por una perforadora, un cargador de grava y el martillo vibro compactador patentado, lo que requiere de una cuadrilla de 3 operadores y un ayudante. El rendimiento de construcción varía con las condiciones de trabajo, siendo máximo cuando estas son las óptimas, donde se realice el mínimo de maniobras entre cada punto a mejorar, el material a excavar sea tipo A, y se cuente con espacio suficiente para que las máquinas realicen maniobras sin dificultad u obstrucciones. El procedimiento constructivo se detalla a continuación: − Se realiza una perforación de diámetro de 24” (0.61 m). − Se deposita una primera capa de agregado (grava limpia angulosa de tamaño máximo de 3/4” a 1 ½”) en el fondo de la perforación. Se apisona lo suficiente para formar un bulbo estabilizado en la parte inferior de las pilas de grava compactada. 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 compactan capas sucesivas de un espesor aproximado de 0.3 metros hasta llegar a la cota de coronamiento. Cada capa de grava se compacta mediante el uso de un apisonador biselado patentado que aplica una alta energía de compactación con alta frecuencia (Figura. 1).

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Figura 1. Construcción de Columna de Agregado Compactado GP3.

El resultado de este proceso es una pila de agregado compactado de alta densidad que incrementa la capacidad de carga del suelo a nivel de desplante de las zapatas; además, produce un desplazamiento lateral del suelo circundante, disminuyendo su relación de vacíos y aumentando el esfuerzo horizontal. 2.2 Vibraciones y Ruido del Sistema Constructivo GP3 Durante el proceso de construcción del sistema GP3, las velocidades pico de las partículas normalmente rondan valores por debajo de las 2 pulgadas por segundo, las cuales se encuentran dentro del rango aceptable para no producir daños estructurales (Wiss, 1981). Esto se atribuye a las vibraciones de alta frecuencia y baja amplitud que se generan debido a los martillos de compactación patentados empleados durante la construcción de las Pilas de Grava Compactada (Figuras 2 y 3).

Figura 2.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).

Figura 3. Velocidades pico de partícula, en función de la frecuencia de vibración, producidas por la instalación de Pilas de Grava Compactada Geopier® (modificado de Fiegel & Farrell, 2008).

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Por Héctor de la Fuente Utrilla, Mayra Nolasco Vasconcelos y Jose Luis Aguirre Martínez- by Soilsolution®

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