Cimentaciones para Sotanos Costeros
La construcción de sistemas de cimentación para estructuras pesadas y de múltiples pisos y sótanos, en planicies costeras con niveles freáticos altos y cercanas al mar, impone desafíos en la aplicación correcta de los principios y prácticas de la geotecnia. Una de las causas más importantes de estos desafíos es el manejo del nivel freático en medios granulares con alta permeabilidad que ocasionan fenómenos de subpresión en el fondo de las excavaciones y presiones laterales hidrostáticas en las paredes de las excavaciones para los sótanos. En esta presentación se tratarán algunas experiencias recientes con una variedad de tipos y combinaciones de cimentaciones, dependiendo (1) de las condiciones del perfil estratigráfico, (2) de la magnitud de las cargas que transmitirán las edificaciones y (3) del número de sótanos que se considerarán, entre otros, ya que los métodos tradicionales del abatimiento del nivel freático y la hinca de pilotes o tablestacas, no son muchas veces factibles debido a posibles alteraciones en el comportamiento de estructuras existentes cercanas. Se presentarán algunas tecnologías avanzadas relacionadas con el mejoramiento de suelos y la construcción de tapones de suelos mejorados con lechadas que permiten controlar la supresión causada por niveles freáticos altos, y así poder construir proyectos con sótanos y cargas estructurales altas.
La construcción de sistemas de cimentación para estructuras pesadas y de múltiples pisos y sótanos, en planicies costeras con niveles freáticos altos y cercanas al mar, impone desafíos en la aplicación correcta de los principios y prácticas de la geotecnia. Una de las causas más importantes de estos desafíos es el manejo del nivel freático en medios granulares con alta permeabilidad que ocasionan fenómenos de subpresión en el fondo de las excavaciones y presiones laterales hidrostáticas en las paredes de las excavaciones para los sótanos. En esta presentación se tratarán algunas experiencias recientes con una variedad de tipos y combinaciones de cimentaciones, dependiendo (1) de las condiciones del perfil estratigráfico, (2) de la magnitud de las cargas que transmitirán las edificaciones y (3) del número de sótanos que se considerarán, entre otros, ya que los métodos tradicionales del abatimiento del nivel freático y la hinca de pilotes o tablestacas, no son muchas veces factibles debido a posibles alteraciones en el comportamiento de estructuras existentes cercanas. Se presentarán algunas tecnologías avanzadas relacionadas con el mejoramiento de suelos y la construcción de tapones de suelos mejorados con lechadas que permiten controlar la supresión causada por niveles freáticos altos, y así poder construir proyectos con sótanos y cargas estructurales altas.
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TEMA CENTRAL 31<br />
Figura 6. Diferentes etapas del proceso constructivo del sistema con tapón de suelo mezclado en el proyecto Oceana Bal-Harbour<br />
en Fort Lauderdale (fotos tomadas por el autor en septiembre de 2016). La foto de la izquierda la excavación completa y la capa de<br />
gravas; se muestra también las excavaciones puntuales <strong>para</strong> identificar la cabeza de los pilotes barrenados; la foto central muestra el<br />
avance de la adecuación del piso-subrasante <strong>para</strong> el sótano inferior; la foto izquierda muestra un detalle de la pantalla con pilotes<br />
barrenados secante, se observa también la capa de gravas <strong>para</strong> conformar la subrasante <strong>para</strong> el primer piso.<br />
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pantallas de contención convencionales como de pilotes secantes preexcavados,<br />
tablestacas, suelo mezclado, entre otros. Estas pantallas<br />
también se pueden instalar después de construido el tapón de suelo<br />
mezclado con lechada que se explica enseguida, <strong>para</strong> lograr una mejor<br />
unión y estanqueidad con las pantallas.<br />
Construcción del tapón de suelo mezclado con lechada y de unos tres<br />
metros de espesor o más. Este tapón se construye desde el nivel de losa<br />
de piso del sótano hacia abajo y desde la superficie del terreno como se<br />
muestra en la foto de la Figura 4.<br />
Instalación de los pilotes pre-excavados o barrenados de concreto<br />
inyectado. Estos pilotes atraviesan el tapón de suelo mezclado con<br />
lechada y se unen a esta por la presión generada durante la construcción<br />
de los pilotes barrenados (ACP, Auger Cast Piles), que no solo genera un<br />
buen contacto-unión con el tapón, sino que, a lo largo de los estratos de<br />
caliza, penetra en las cavidades que se puedan presentar, aumentando la<br />
resistencia a la fricción.<br />
Finalmente, excavación del hueco <strong>para</strong> los sótanos y bombeo del agua.<br />
Una vez completada esta actividad, se coloca una capa de grava en el<br />
fondo de la excavación <strong>para</strong> manejar cualquier agua de infiltración que se<br />
pueda presentar, ya que no hay un sistema 100 % estanco.<br />
En las fotografías incluidas en las Figuras 5 y 6, se presentan algunas de las actividades<br />
de construcción del sistema de bañera con tapón de suelo mezclado<br />
con lechada, en dos casos llevados a cabo en la costa de Fort Lauderdale y Miami<br />
Beach, Florida.<br />
CONCLUSIONES<br />
El propósito de este artículo es el de presentar de manera académica y práctica<br />
los aspectos geotécnicos más relevantes que se deben tener en cuenta cuando<br />
se requiere construir edificaciones con múltiples pisos y sótanos en regiones de<br />
planicies costeras. Bajo este ambiente geológico con niveles freáticos altos y cercanos<br />
a la superficie y suelos granulares con altas permeabilidades, el manejo de<br />
las aguas freáticas <strong>para</strong> asegurar la estabilidad de la excavación y controlar las<br />
subpresiones hidrostáticas en el fondo de la excavación antes de iniciar la construcción<br />
propia de los sótanos y la estructura en sí, no deja de ser un desafió a<br />
las prácticas de la ciencia de la geotecnia. Los medios tradicionales de abatir el<br />
nivel freático con pozos de bombeos<br />
en zonas urbanas congestionadas han<br />
llegado a ser imprácticos, no solo por<br />
las exigencias de las autoridades locales<br />
del manejo que se le deben dar a<br />
las aguas bombeadas, sino también<br />
por el hecho de la presencia de edificaciones<br />
vecinas, que se pueden ver<br />
afectadas en su comportamiento. El<br />
concepto (“bañera”) de aislar las aguas<br />
freáticas del hueco de la excavación lateralmente<br />
y en el fondo <strong>para</strong> controlar<br />
las presiones de subpresión hidrostática<br />
con un sistema de construcción especializado,<br />
con enfoque geotécnico y<br />
tecnología moderna, se presentó indicando<br />
sus beneficios desde el punto<br />
de vista geotécnico <strong>para</strong> este tipo de<br />
edificaciones. A<br />
REFERENCIAS<br />
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Comportamiento de Pantallas Profundas”. Reunión<br />
Internacional del Concreto, ASOCRETO,<br />
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Frizzi, R. P. and Meyer, M. E. (2003) “Settlement<br />
of Tall Buildings Supported on Deep<br />
Foundations in Southeast Florida, USA”. 28th<br />
Annual Conference on Deep Foundations (DFI),<br />
pp21-30, Miami Beach, Florida.<br />
Hussin, J. D., Baquerizo, A. M. and Cook, C.<br />
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of ASCE, July//August 2019 GEOSTRATA,<br />
pp50-54.<br />
Aston Martin https://youtu.be/khgAtmzc_c
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