PILAS DE GRAVA COMPACTADA

ING. GARETH DAVIES

ING. SULLY DE ARMAS

Palabras Claves

“stone column”“stone column piles”“pilas de grava compactada”

Contenido

1. ¿Qué son las Pilas de Grava Compactada (PGC)?

2. ¿Cómo surgen la idea de Pilas de Grava Compactada?

3. Usos Principales.

4. Concepto básico de una PGC.

5. Proceso de construcción.

5.1. Construcción por vía seca.

5.2. Construcción por alimentación húmeda superior.

5.3. Diferencia entre los dos métodos

6. Usos de PGC en suelos de relleno.

7. Sostenibilidad.

Conclusiones

Métodos de Búsqueda

1. ¿Qué son las pilas de grava compactada?

Las pilas de grava son perforaciones verticales en el terreno, que se rellenan en sentido ascendente con grava introducida mediante un vibrador, que va realizando su compactación. Constituyen un método de mejora o refuerzo del terreno.

2. ¿Cómo surge la idea de una pila de grava compactada?

En 1984, el Dr. Nathaniel Fox comenzó a desarrollar un método de refuerzo vertical de suelo por medio de pilas de agregado compactado. Su objetivo fue refinar el antiguo método de mejoramiento de suelos de mala calidad.

De esta manera, el propósito inicial de las pilas de grava compactada, fue el diseñar un proceso que fuese más práctico y eficiente para reemplazar los suelos blandos compresibles, por materiales más rígidos.

3. Usos PrincipalesCOMO ELEMENTO DE FUNDACIÓN

Servir como bases simples, zapatas, losas y pilas

Soportar estructuras de retención

COMO TÉCNICA DE REFUERZO DE SUELOS

Mejoramiento en suelos adhesivos y arenas limosas

Soportar estructuras de retención

Mejorar la estabilidad de taludes

Reducir asentamiento total y diferencial

Reducir la potencial de licuefacción

4. Concepto Básico de una Pila de Grava Compactada

imágenes de la Tesis “Pilas de Grava Compactada un caso practico de Héctor V.”

4. Concepto Básico una Pila de Grava Compactada

imágenes de la Tesis “Pilas de Grava Compactada un caso practico de Héctor V”

5. Proceso de Construcción

Crear un fuste denso y ondulado en la parte superior del bulbo, compactando capas angostas de grava bien graduada utilizando energía por impacto de manera de lograr un apisonamiento vertical y lateral.

Generar una pre-deformación y pre-esfuerzo de la matriz de suelo en el fondo de la perforación mientras se compacta el bulbo inferior mediante la utilización de grava seleccionada.

Hacer una perforación en la matriz de suelo.

Además se produce pre-deformación y pre-esfuerzo lateral grande en la matriz de suelo que rodea a la pila de grava compactada.

5. Proceso de ConstrucciónExisten dos métodos principales de la construcción de una Pila de Grava Compactada:

Alimentación Húmeda Superior

Vía Seca

5.1. Procedimiento de Construcción Vía Seca

El procedimiento de ejecución de columnas de grava mediante la vía seca no se diferencia en mucho de la vía húmeda (Alimentación Húmeda Superior) salvo que no es necesaria la utilización de agua durante la perforación.

Imagen de “ www.p3planningengineer.com”

5.1. Procedimiento de Construcción: Vía Seca

El vibrador penetra con ayuda de vibración y una inyección de aire.

5.1. Procedimiento de Construcción: Vía Seca

Se agrega la grava mediante un tubo a lo largo del vibrador con ayuda de aire a presión

5.1. Procedimiento de Construcción: Vía Seca

El vibrador se mueve frequentemente en sentido arriba-abajo para que la columna se forme y se compacte.

5.1. Procedimiento de Construcción: Vía Seca

Imágenes del documento “Columna de Grava: Técnica de Mejora de Suelos”

Aspecto final de una Pila de Grava Ejecutada

5.1. Procedimiento de Construcción Vía Seca

Con esta sistemática se consigue:

Asegurar la continuidad de la columna en todo su desarrollo.

Asegurar una adecuada compactación que permita a la columna desarrollar la capacidad de carga para la que ha sido dimensionada.

5.2. Procedimiento de Construcción: Alimentación

Húmeda Superior

El vibardor penetra y lava la apertura que sirve como preparación para la introducción de la grava.

Imagen de “www.groundimprovement.ch

5.2. Procedimiento de Construcción: Alimentación

Húmeda Superior

Durante la introducción de la grava, hay una inyección a chorro constante de agua para retirar el material blando y crear un flujo positivo de la colocación de la grava.

Imagen de “www.groundimprovement.ch

5.2. Procedimiento de Construcción: Alimentación

Húmeda Superior El vibrador se mueve en

sentido arriba-abajo para formar y compactar la columna (pila). De este modo, el suelo circundante es compresionado horizontalmente y por lo tanto mejorado. La pila puede soportar grandes cargas verticales.

Imagen de “www.groundimprovement.ch

5.3. ¿La diferencia entre los métodos?

Según McCabe, Nimmons y Egan, Vía Seca es el método preferido para construir las pilas en suelos blandos, mejorando el asentamiento. Es el método que se utilza para las fundaciónes poco profundos.

Alimentación Húmeda Superior se utiliza más para tratamiento de profundidad media a alta y por debajo de la capa freática. También se usa con los suelos cohesivos.

6. Usos de Pilas de Grava Compactada en suelos de relleno

Profundidad de Excavación Cuando las profundidades de excavación exceden del

orden de 1.5 m, el uso de pilas de grava compactada es generalmente más económico, seguro y menos dependiente del clima que una sobre-excavación.

Al dar más rigidez al suelo, se evita sobre excavación El suelo es capaz de disipar los esfuerzos en una

menor profundidad

6. Usos de Pilas de Grava Compactada en suelos de relleno

DensificaciónLos suelos de relleno reforzado suelen proporcionar de 2 a 4 veces la capacidad de carga admisible disponible del suelo de rellenos bien compactados. El incremento de capacidad de carga puede determinar la necesidad de zapatas más pequeñas y con un menor asentamiento.

6. Usos de Pilas de Grava Compactada en suelos de relleno

Variabilidad del relleno o de suelos de mala calidad Taludes

Suelos que llegan a ser blandos

Legar a la capa freática

6. Usos de Pilas de Grava Compactada en suelos de

relleno

Edificios existentes adyacentes a una construcción nueva Eliminar la afectación a zapatas existentes

El diámetro de perforación es relativamente pequeño

La alta frecuencia de energía de impacto (300 a 600 ciclos por minuto) no causa acción resonante en los suelos

6. Usos de Pilas de Grava Compactada en suelos de rellenoCosto Costos imprevistos menos probables

Evitar sobre excavación

Influencias del clima durante la construcción Se pueden llevar a cabo las instalaciones un la lluvia y en climas

helados

Se evitan retrasos

7. Sostenibilidad Reemplaza el acero o concreto

de cimentaciones profundas con agregados naturales de la zona.

Reduce significativamente el consumo de combustibles fósiles en un 90% comparado con la sobre-excavación y reemplazo.

Evita el desperdicio de material de construcción al usar agregados “regenerados” como lo son el vidrio y el concreto reciclado.

Elimina la posibilidad de escurrimiento del agua perjudicial, la sedimentación y la alteración del medio ambiente ya que el proceso de construcción es en seco.

Reduce la perturbación de la construcción en zonas no urbanizadas con pequeños equipos de instalación de estos elementos, siendo además, una ventaja el hecho de que el área de maniobras y reservas es bastante pequeña.

Reduce los niveles de ruido en el medio ambiente.

CONCLUSIONES

Las características que nuestro país posee en términos de suelo existente son muy peculiares; muchas veces estas características suelen ser desfavorables para las construcciones, lo que ha obligado a los ingenieros civiles a desarrollar y/o aplicar nuevas formas de solucionar estos retos que la naturaleza presenta. En este caso, las pilas de grava compactada son una adecuada solución ya que al mejorar la masa de suelo evitan tener deformaciones en ella a corto y largo plazo.

CONCLUSIONES

La construcción de las pilas de grava compactada es rápida y por ende esto puede traducirse en una disminución de costos. Así mismo son muy útiles cuando tenemos problemas como la licuación de arenas ya que la compactación induce el reacomodo de las partículas sólidos de la arena y al mismo tiempo las columnas de grava compactada sirven como drenes para darle salida al agua evitando así un incremento en la presión de poro en el caso de un sismo.

CONCLUSIONES

Al introducir en el suelo blando un material granular que posee unas características resistentes mejores, la capacidad portante y la estabilidad frente a deslizamiento del terreno resultante aumenta.

se considera que la vía seca es mucho más respetuosa con el medio ambiente, más limpia en obra y no necesita un uso elevado de agua, aunque es ligeramente más cara y si el terreno es duro, requiere gran potencia en el vibrador.

Métodos de búsqueda

DESIGN AND CONSTRUCTION OF

STONE COLUMNS VOL. 1 RD Barksdale, RC Bachus - 1983

A review of field performance of stone columns in soft soils B. A. McCabe PhD, CEng, MIEI,

G. J. Nimmons MEng and D. Egan PhD, CEng, MICE

PILAS DE GRAVA COMPACTADA, UN CASO

PRÁCTICO Héctor Valverde Reyes

GRACIAS