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Sistema de cimentación para zonas sísmicas: caso de estudio en santa rosa, california
Descubre cómo un sistema de pilotes helicoidales resolvió desafíos de cimentación en una zona sísmica
En un entorno sísmico, una losa de concreto de 5 pies y 6 pulgadas no fue suficiente. Este caso de estudio explora cómo se utilizó un sistema de pilotes helicoidales para estabilizar una cimentación en Santa Rosa, California, y cómo demostró su eficacia tras un terremoto.
Caso de Éxito: Un Sistema de Cimentación para Zonas Sísmicas Probado en un Terremoto
En un mundo donde la seguridad estructural es una prioridad, especialmente en zonas sísmicas, las soluciones innovadoras son clave. Hoy te traemos un caso de estudio fascinante del sistema de cimentación desarrollado en Santa Rosa, California, para la expansión de la planta de asfalto de BoDean Company. ¿El resultado? Una cimentación que no solo cumplió con las exigencias, sino que resistió con éxito un terremoto de magnitud 6.
Un Desafío Geotécnico Complejo
La planta de BoDean, rodeada por barrios residenciales, requería la instalación de tres enormes silos de 14 pies de diámetro y 85 pies de altura, capaces de contener 900 toneladas de material bituminoso a 300 °F. Sin embargo, el suelo del sitio era altamente variable, compuesto por depósitos aluviales que incluían capas de arcilla blanda, gravas sueltas y arenas densas, además de materiales susceptibles a licuefacción a profundidades de 7 y 15 pies.
La cimentación inicial propuesta era una losa monolítica de concreto de 5 pies y 6 pulgadas de espesor. Sin embargo, el asentamiento diferencial estimado de hasta 5 pulgadas fue considerado inaceptable por el Departamento de Construcción de Santa Rosa, especialmente dado que el sitio se encuentra en la categoría de diseño sísmico D, con aceleraciones del suelo Ss=1.85g y S1=0.72g.
La Solución: Pilotes Helicoidales
RGH Consultants, recomendó un sistema de cimentación profunda basado en pilotes helicoidales, una alternativa ideal para este entorno. ¿Por qué se eligieron las pilotes helicoidales?
- Flexibilidad en Condiciones Variables: Las pilotes helicoidales pueden instalarse a diferentes profundidades dependiendo de la resistencia del suelo.
- Minimización de Excavaciones y Residuos: Al eliminar la necesidad de remover grandes cantidades de tierra, se redujo el impacto ambiental y los costos.
- Monitoreo en Tiempo Real: La instalación incluyó un monitoreo continuo del torque, asegurando que cada pila cumpliera con los requisitos de diseño.
El diseño revisado incluyó 144 pilotes helicoidales, cada una instalada con un torque mínimo de 8,500 libras-pie, soportando cargas permisibles de 42 kips (cargas últimas de 84 kips). Estas pilotes, ligeramente inclinadas para mantener el espacio mínimo requerido, proporcionaron una solución económica y eficaz.
Instalación en Tiempo Récord
Maloney Construction Inc., especialista en sistemas de pilotes helicoidales, fue la empresa encargada de la instalación. En menos de un mes, las pilotes se colocaron con hélices de 8, 10 y 12 pulgadas, y algunas incluyeron hélices adicionales de 14 pulgadas para adaptarse a las condiciones del sitio.
Con un excavador John Deere 120 y un motor de 12,000 libras-pie de torque, el equipo pudo alcanzar la profundidad necesaria para cumplir con los requisitos de torque y resistencia. En algunos puntos, las pilotes alcanzaron los 25 pies, mientras que en otros llegaron hasta los 75 pies, lo que demuestra la variabilidad del suelo.
Prueba de Fuego: El Terremoto de 2014
El 24 de agosto de 2014, un terremoto de magnitud 6 sacudió American Canyon, a solo 30 millas de Santa Rosa. En el momento del sismo, los silos estaban vacíos, pero la cimentación resistió de manera impecable.
- Resultados Visibles: No se reportaron daños ni movimientos relativos de la cimentación en comparación con el pavimento adyacente.
- Evidencia en Video: Cámaras de seguridad captaron el movimiento del suelo en la caseta de control, mientras que la estructura del silo permaneció estable.
Este evento no solo validó la efectividad del diseño, sino que demostró que las pilotes helicoidales son una opción confiable para zonas sísmicas.
Beneficios Clave del Sistema de Pilotes Helicoidales
- Adaptabilidad al Suelo Variable: Instalaciones exitosas en profundidades que varían de 25 a 75 pies.
- Reducción de Costos: Menor uso de concreto y excavación, gracias al diseño de una losa tipo waffle con Geofoam.
- Monitoreo Preciso: Control del torque en tiempo real durante la instalación, asegurando el rendimiento óptimo de cada pila.
- Sostenibilidad: Minimización de residuos y menor impacto en el entorno.
Una Solución Probada y Efectiva. Este caso de estudio destaca cómo la innovación en ingeniería puede superar desafíos complejos en zonas sísmicas. Las pilotes helicoidales demostraron no solo cumplir con los requisitos de diseño, sino también resistir un terremoto real.
Para proyectos en terrenos desafiantes, especialmente en zonas sísmicas, los sistemas de pilotes helicoidales ofrecen una solución confiable, rentable y sostenible.
By Ph.D. Carolina Hernández Valerio
Referencias
Chance Foundation Solutions, “Seismic Zone Foundation System,” July 7, 2022. https://blog.hubbell.com/en/chancefoundationsolutions/seismic-zone-foundation-system?utm_campaign=Civil&utm_content=242436185&utm_medium=social&utm_source=linkedin&hss_channel=lcp-40680037
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