Espacios de Ingeniería

Una de las partes más importantes del diseño y construcción de una edificación, son los estudios geotécnicos que permiten determinar las condiciones del terreno en el cual se va a desarrollar la obra, con lo que se puede conocer las propiedades del subsuelo, para así, implementar el método más conveniente para la cimentación del proyecto.



Para poder entender la aplicación e importancia de los estudios geotécnicos y de la geología en la Ingeniería Civil, y más específicamente en la construcción de edificaciones; se tomo como estudio la obra en desarrollo ubicada en la Carrera 13 No. 44 -34, de Ekko Promotora S.A., y que tiene como nombre Céntrika. De esta se conocerá la descripción, el estudio de suelos y los métodos aplicados en la cimentación.


1. Edificación Céntrika.

La obra Céntrika es un edificio de 208 apartamentos, 3 locales y 202 parqueaderos, con un total de 12 pisos sin parqueaderos; ubicado en la Carrera 13 No. 44 -34 y a cargo de Ekko Promotora S.A. Este se desarrolla en un área de 2500 m2 y una pendiente descendiente de oriente a occidente del 11% aproximadamente.



“El edificio se construirá en pórticos convencionales de concreto reforzado y/o muros de carga, con luces entre ejes de columnas hasta de 5.05/6.29 metros. Las cargas previstas estimadas por áreas aferentes serán del orden de 500 Ton para cargas puntuales y hasta 60 Ton/ml para cargas lineales”



Tomado de Estudio de Suelos para el Proyecto a Construirse en la Carrera 13 No. 44 -34 de Bogotá. Página 1.


2. Aplicación de la Geología en el Proyecto.

La aplicación de la geología en la ingeniería civil es amplia, para el caso de edificaciones, consisten en la investigación del subsuelo y parámetros geotécnicos aplicados en el estudio de suelos necesarios para la obra. A partir de este se plantea una metodología de diseño (cimentación, placa de contrapiso, excavación, drenajes y consideraciones sísmicas).

En el caso de Céntrika, la aplicación de la geología en el estudio de suelos se dividió en la investigación y los resultados arrojados.

2.1. Investigación del Subsuelo y Estudio de Suelos.

La investigación comenzó con 5 perforaciones así: una de 50 metros, dos de 20 metros y dos de 15 metros; con los cuales se realizaron ensayos de consistencia de suelos arcillosos y densidad de suelos granulares encontrados. Adicionalmente se midió la resistencia al corte de los suelos arcillosos y se tomaron muestras para laboratorio.

2.2. Resultados del Estudio de Suelos.

2.2.1. Descripción del Subsuelo.

La estratigrafía detectada a través del estudio de suelos está conformada por depósitos de piedemonte oriental, el cual tiene una descripción promedio de:

a. Entre 0 y 9/16.50 metros se encontró arcilla gris de consistencia dura a medio firme, con algunos sectores de arena, gravas y turba. Su resistencia al corte varía entre 3.77 y 0.50 kg/cm2.

b. Entre 9/16.50 y 16.50 metros se encontró arena habana con gravas de densidad media suelta. Con resistencia al corte similar al anterior.

c. Entre 16.50 y 24 metros se encontró arcilla habana gris rojiza oxidada de consistencia dura a blanda. Su resistencia al corte varía entre 1.77 y 0.25 kg/cm2.

d. Entre 24 y 29.50 metros se encontró conglomerado compuesta por arena gris habana y gravas de arenisca de densidad compacta. La resistencia al corte es similar al anterior.

e. Entre 29.50 y 50 metros se encontró arcillolita de resistencia muy compacta.

A partir de lo anterior se puede concluir que los primeros 3 metros de subsuelo tienen una pequeña pre-consolidación, luego subsuelos de consistencias bajas hasta 20 metros, y en adelante aumenta gradualmente su consolidación.

2.2.2. Nivel Freático.

A partir de las excavaciones hechas para el estudio de suelos, se detecto el nivel freático del terreno entre 2.20 y 3.40 metros de profundidad. Este nivel podrá variar de acuerdo con el régimen de lluvias; debido a esto, se debe encontrar una solución que evite que este nivel freático aumente al punto de afectar la obra.

2.3. Decisiones y Propuesta de Cimentación.


A partir de los resultados del estudio de suelos se pudo concluir que el apoyo directo de las cargas generaría una consolidación excesiva con deformaciones totales y diferenciales inadmisibles, por lo que en el proyecto se debe buscar una tipo de cimentación alternativo que traslade las cargas por fricción a lo largo del subsuelo y pueda crear un sistema de fundación que se explicara a continuación.

2.3.1. Sistema de Fundación

El sistema de fundación para la cimentación del proyecto, consiste en 295 pilotes cilíndricos, con un espaciamiento de 2.50 m de diámetros y a razón de 1 a 3 por columna; de concreto reforzado, pre-excavados y fundidos de 40 cm de diámetro y una profundidad de 24 metros a partir de la loza de contrapiso y de la cota actual del terreno. Cabe resaltar que se utilizo un concreto SIU (concreto industrializado) de una resistencia de entre 3000 y 4000 Psi.

A partir de la estratigrafía detectada en el terreno se definió una longitud de 24 metros con el objetivo de garantizar el empotramiento de los cimientos en el conglomerado encontrado a 24 metros de la superficie.


2.4. Validación de la Cimentación.

Con base en la estratigrafía y el método de cimentación planteado, la oficina de Ekko Promotora S.A., podrá dar al diseño de cimentación la aprobación siempre y cuando los asentamientos y esfuerzos estén dentro de los parámetros establecidos.

En el caso de los asentamientos se obtuvo una condición de asentamiento elástico para el nivel de cargas dadas por la cimentación, la cual tiene un valor hasta de 4 metros. Estas cargas forman lo que se conoce como bulbo, y es la forma de reacción del terreno ante las cargas de la cimentación.



Ahora teniendo en cuanta las cargas aplicadas y dada la cimentación se obtienen esfuerzos verticales máximos de 8.40 Ton/m2 en el suelo de apoyo, teniendo un esfuerzo cortante máximo unitario de 1.35, lo que se considera admisible.

2.5. Placa de Contrapiso.

La placa de contrapiso que se utilizara en el proyecto está calculada a partir de los valores obtenidos del estudio geológico y de la cimentación aplicada. Esta tendrá un espesor de 10 cm y refuerzo por temperatura, que se fundirá sobre 20 cm de recebo compacto.

2.6. Drenajes

Por debajo de la placa de contra piso y dependiendo del estado de esta, se proyecto una red de drenajes en espina de pescado compuesta por tubería de 4 pulgadas de diámetro cubierta con gravilla y arena de rio mezcladas, con un ancho de 0.50 m y 0.70 m de altura.

2.7. Consideraciones Sísmicas.

Con base en el Decreto 33 de 1998, el suelo de este proyecto es de tipo S2.


3. Conclusiones del Proyecto.

a. Para buscar una mayor estabilidad en la cimentación se deben evitar zonas, por lo general, donde haya existido actividad agrícola, ganadera o de deforestación, buscar suelos compactos, para que además de producir gran fricción en los elementos (método de cimentación que traslada cargas por fricción para la estabilidad de los elementos), posea alta presencia de conglomerados que ayuden al empotramiento de la cimentación.

b. Para hacer pruebas de laboratorio y determinar la composición del subsuelo, es importante realizar más de una excavación con diferentes profundidades, para que la precisión del estudio y resultados de las reacciones del subsuelo sea alta.

c. El diseño de la cimentación a aplicar en un proyecto, depende directamente de los resultados arrojados en el estudio de suelos, para así tener un sistema adecuado que tenga un equilibrio entre carga de la estructura y resistencia del suelo.

d. Los efectos de cargas puntuales sobre el terreno y aun más en suelos poco consolidados, aumentan el riesgo de asentamientos y hundimientos en el terreno que provocan daños graves en la obra.


4. Recomendaciones para Cualquier Edificación.

a. Teniendo en cuenta que los niveles freáticos dependen en gran manera con el régimen de lluvias, se recomienda utilizar un sistema de filtros, capaces de evitar la saturación de agua y el incremento del nivel freático; el cual podría captar el agua y transportarla a los pozos de inspección de la edificación.


b. Contando con la humedad del terreno, es de gran medida diseñar una napa de agua cuando las edificaciones introducen sus espacios dentro de la superficie (sótanos), ubicada en la parte inferior de la placa de menor cota de la edificación, la cual aisla horizontalmente toda la obra.


c. Es recomendable utilizar juntas de dilatación, en el momento de fundir y unir placas para independizar el trabajo y esfuerzo de cada una, ya que en el caso de fractura o falla de una placa por causa de movimientos del terreno por sismos o falta de manejo de aguas, el daño no sea masivo y afecte únicamente a la placa situada en el espacio causante del problema. Esto se recomienda en placas de cimentación.


d. Para evitar asentamientos y disipar cargas puntuales por la cimentación y peso de la estructura, es muy recomendable utilizar el sistema conocido como “pata de elefante”, el cual consiste en empotrar un elemento de cimentación a un fragmento de mayor área la cual disipa la carga puntual y disminuye el efecto sobre el terreno.

e. Otra recomendación para evitar asentamientos y disipar cargas puntuales, es utilizar el concreto SIU (sistema industrializado), el cual tiene la capacidad de auto-compactarse; y las pantallas disipadoras como elemento de cimentación, que cumplen la misma función de las llamadas “patas de elefante”.



ING. SILVIA VIVIANA LÓPEZ NIÑO
ING. JUAN SEBASTIÁN LOZANO CHINCHILLA
ING. CRISTIAN GERARDO BARBOSA GALEANO
ING. RONAL ORLANDO SERRANO ROMERO

Estudio de Suelos para el Proyecto en construcción
En la Carrera 13 No. 44 -34 de Chapinero - Bogotá D.C.

Presentado al Docente
ELÍAS PINTO MARTÍNEZ