Influencia de las inclusiones rígidas en la reducción del asentamiento de una edificación aporticada de 10 pisos. Estudio numérico

Abstract

Las inclusiones rígidas son elementos cilíndricos de concreto, con resistencia a la compresión entre 100 a 150 kg/cm2, y con diámetros típicos entre 40 a 60 cm. Este sistema consiste en mejorar la resistencia del suelo mediante la inserción de elementos con rigidez mayor que la del suelo, lo que permite reducir los asentamientos producto de la aplicación de cargas sobre el suelo. El dimensionamiento de las inclusiones rígidas se realiza mediante métodos y procedimientos de diseño recomendados por la norma francesa ASIRI, según el tipo de suelo y las condiciones que se deseen mejorar. En esta investigación, para estudiar la interacción de las inclusiones rígidas con el suelo y su influencia en la reducción de los asentamientos, se ha implementado un modelo 3D de elementos finitos con el software Plaxis 3D. El modelo simula el comportamiento de un edificio multifamiliar de 10 pisos cimentado sobre suelos arenosos poco densos, mejorado con inclusiones rígidas. Los resultados de los modelos de elementos finitos indican una reducción de los asentamientos entre 65% y 90% respecto al estado original de la cimentación sin la incorporación de inclusiones rígidas. El análisis paramétrico realizado con los modelos indica que la longitud de las inclusiones y la reducción del espaciamiento son los factores más importantes en la reducción del asentamiento. Asimismo, mediante la evaluación de la distribución de esfuerzos ha sido posible optimizar la configuración de las inclusiones, reduciendo el volumen de concreto necesario.

Rigid inclusions are cylindrical concrete elements, with compressive strength between 100 to 150 kg/cm2, and with typical diameters between 40 to 60 cm. This system consists of improving soil resistance by inserting elements with stiffness greater than that of the soil, which reduces settlement due to the application of loads on the soil. The stiff inclusions are sized using design methods and procedures recommended by the French ASIRI standard, depending on the type of soil and the conditions to be improved. In this research, in order to study the interaction of rigid inclusions with the soil and their influence on settlement reduction, a 3D finite element model has been implemented with Plaxis 3D software. The model simulates the behavior of a 10-story multifamily building founded on low dense sandy soils enhanced with rigid inclusions. The results of the finite element models indicate a reduction of settlements between 65% and 90% with respect to the original state of the foundation without the incorporation of rigid inclusions. The parametric analysis performed with the models indicates that the length of the inclusions and the reduction of the spacing are the most important factors in the settlement reduction. Also, by evaluating the stress distribution, it has been possible to optimize the configuration of the inclusions, reducing the volume of concrete required.