Análisis del comportamiento sísmico de entibaciones en suelos finos del Sector Oriente de Santiago

Abstract

Las entibaciones son estructuras de contención de suelos que permiten asegurar la estabilidad de las paredes de una excavación. Su uso se ha extendido a través de la ciudad de Santiago y el país para dar solución a la creciente demanda de utilización de espacios subterráneos, ya sea para estacionamientos, locales comerciales, transporte, u otros motivos. El sistema de entibación más utilizado en la ciudad de Santiago corresponde a las pilas discontinuas ancladas. En el presente trabajo, se desarrollaron modelos numéricos de elementos finitos con el objetivo de estudiar el comportamiento sísmico de tres pilas discontinuas con anclajes inyectados. Estas fueron construidas como sistema de entibación de las excavaciones realizadas para los subterráneos de igual número de obras de edificación habitacional en los suelos finos del sector oriente de Santiago. Dichos suelos se presentan en el tramo distal de conos de deyección asociados a flujos ocasionales o permanentes de agua provenientes de la Cordillera de los Andes, y se extienden ampliamente por las comunas de Macul, Ñuñoa, La Reina y Peñalolén. El comportamiento sísmico de las pilas fue analizado en términos de deformaciones laterales del sistema, asentamientos, empujes sísmicos de suelo, carga en anclajes y esfuerzos internos en pilas. Para ello, se calibraron los parámetros del suelo para cada obra analizada con un modelo constitutivo Hardening Soil with small-strain stiffness (HS small). La calibración de los parámetros se basó en un back-analysis a partir de resultados de instrumentación con inclinómetro y celdas de carga de las obras estudiadas para el caso estático. Los resultados obtenidos de este procedimiento muestran un buen nivel de correlación con otros estudios realizados sobre el mismo tipo de suelo. Para el análisis sísmico, se utilizó la herramienta de análisis dinámico del software Plaxis 3D, la cual considera la realización de un análisis tiempo-historia mediante la imposición de un registro de aceleraciones en la base del modelo y su consecuente propagación a la superficie. Se estudió el efecto de tres registros de aceleraciones medidos en afloramientos rocosos, asociados a los sismos del 3 de marzo de 1985 y del 27 de febrero de 2010, los cuales afectaron a la zona central de Chile. Los resultados obtenidos del análisis dinámico indican deformaciones horizontales post-sísmicas superiores a las establecidas por la norma chilena NCh3206 Of.2010, además de cargas en anclajes que superan, en algunos de los casos analizados, los límites estipulados en dicha norma. Pese a lo anterior, las evaluaciones realizadas señalan que las cargas alcanzadas no comprometen la integridad del sistema de entibación, mientras que los niveles de deformación se mantienen dentro del límite de seguridad para evitar daños a hipotéticas estructuras vecinas. En términos de empujes sísmicos de suelos, se obtuvieron valores inferiores a los calculados mediante el método de Mononobe-Okabe, mientras que los esfuerzos internos en pilas se mantuvieron dentro de los límites establecidos para su diseño estructural. Se concluye que los resultados de los modelos numéricos deben ser validados por medio de otras metodologías tales como instrumentación extensiva de obras, o modelos físicos, las cuales permitan confirmar o refutar las hipótesis presentadas en este estudio.