Evaluación numérica del empuje de suelo sobre revestimientos en piques circulares considerando el efecto del método constructivo

Abstract

El uso de piques circulares como estructura de contención en suelos urbanos se ha vuelto común, entre otras cosas, debido al desarrollo de infraestructura subterránea. El diseño de este tipo de estructura es comúnmente realizado en base a teorías desarrolladas para muros de contención rígidos, planos e infinitamente largos, lo que corresponde a una simplificación que no se condice con la realidad de su comportamiento. Numerosos autores han estudiado de forma teórica la distribución del empuje sobre el sostenimiento de piques circulares, existiendo acuerdo en que las metodologías tradicionales de diseño sobreestiman su empuje activo. Sin embargo, dichas metodologías no hacen referencia a las deformaciones que se requieren para alcanzar dicha condición activa, ni consideran el método constructivo a utilizar. Según lo descrito, en este trabajo de título se estudia la influencia del método constructivo en la distribución del empuje del suelo sobre el sostenimiento de piques circulares. La metodología adoptada consiste en modelar numéricamente los piques Plaza Chacabuco y El Cortijo de la nueva Línea 3 de Metro de Santiago, considerando que para su construcción se utilizan los métodos constructivos Excavación secuencial (SEM) y Muro pantalla (MP). Esto permite observar las diferencias que generan en la magnitud y distribución del empuje al usar secuencias constructivas diferentes, en adición a las deformaciones que conllevan. Adicionalmente, los resultados obtenidos de los casos modelados se comparan con distintas teorías disponibles en la literatura, permitiendo analizar su validez en relación a las condiciones geométricas y geotécnicas consideradas en los modelos. Según lo anterior, al usar el método constructivo SEM se obtienen magnitudes de empuje menor a las que se alcanza con el método constructivo MP. Las diferencias son de un 20% para el pique Plaza Chacabuco y un 35% para El Cortijo, aproximadamente. De forma complementaria se tiene que las deformaciones radiales son mayores al usar el método constructivo SEM, lo que resulta consistente con las diferencias de empuje observadas. Sin embargo, las deformaciones observadas en los modelos numéricos no son suficientes para que se alcance la condición activa, lo que explica que las teorías desarrolladas para obtener el empuje activo en piques circulares no sean aplicables a los casos estudiados, observándose que el empuje obtenido numéricamente sea de un 10 a un 75% mayor al que se calculado de forma teórica. Finalmente, es importante mencionar que tanto la distribución del empuje como las deformaciones radiales reflejan los hitos constructivos que se producen durante la construcción, en especial aquellos que afectan de forma brusca las condiciones de confinamiento del suelo, por lo que se concluye que el método constructivo tiene un efecto apreciable tanto en la magnitud y distribución del empuje como en las deformaciones del suelo, de modo que considerar este factor en el proceso de diseño resulta favorable para la obtención de resultados más representativos, y diseños más eficientes.