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Fracturamiento de la arcilla del ex lago de Texcoco en el colado de pilas
Aunque las gráficas se basan en datos de mediciones aproximadas, en ellas resulta claro que el abundamiento se debe al fracturamiento de la arcilla.
Gráfica 3. Volumen vs. altura de concreto fluido en la pila 44 del cuerpo C (D = 1.40 m) (90.4, 58.7)
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4. PRESIÓN DE FRACTURAMIENTO
po = (qc / 5) + u (1) Donde: po = presión que produce el fracturamiento, en kg/cm2 qc = resistencia en la punta del cono, en kg/cm2 u = presión de poro, en kg/cm2 Según la expresión anterior y tomando como valores los reportados en el estudio preliminar: a 30 m (profundidad del ademe), qc = 5.5 kg/cm2 y u = 2.50 kg/cm2, por lo que po = 3.6 kg/cm2; a 37 m, qc = 7 kg/cm2 y u = 2.98 kg/cm2, por lo cual, p o = 4.4 kg/cm 2; a 54 m, q c = 18 kg/cm 2 y u = 2.67 kg/cm2, de lo que resulta po = 6.3 kg/cm2. A estas profundidades, los valores de la presión del concreto fluido pc son de 3.9, 5.8 y 8.9 kg/cm2, respectivamente, después de restar en cada caso el valor de u y de considerar un peso volumétrico de 2.2 t/m3 y el extremo superior de la columna de concreto a 1.4 m de profundidad promedio respecto a la superficie del terreno. Lo anterior indica que la arcilla es susceptible de fracturarse ante la presión ejercida por la columna de concreto fluido. El riesgo también existe para profundidades menores a los 30 m, si no hubiera ademe o éste no sellara herméticamente contra las paredes de la perforación. A 15 m de profundidad, pc = po aproximadamente. Debemos agregar que el microfisuramiento natural de la arcilla lacustre facilita el fracturamiento hidráulico ya que, con ello, la resistencia a la tensión de la masa arcillosa disminuye. 5. CONCLUSIONES
A falta de parámetros precisos, a partir de la información preliminar del subsuelo obtenida de los sondeos de cono eléctrico y aplicando la expresión 1 se evaluó el riesgo de fracturamiento de la arcilla, al que se atribuye el abundamiento de concreto por fugas hacia las fracturas. La presión ejercida por la columna de concreto fluido en el momento del colado excedió la que produce el fracturamiento en el mayor espesor de las formaciones arcillosas superior e inferior. Esta simple evaluación era suficiente para advertir el problema y considerar otra alternativa de cimentación confiable.
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Volumen nominal
50 Ademe metálico Altura de concreto colado (Hc) en m
La presión en la cual se produce el fracturamiento (po) es función de la presión efectiva y de la resistencia del suelo. A falta de propiedades de la arcilla determinadas en laboratorio, po puede estimarse aproximadamente con los datos del estudio preliminar mediante la siguiente expresión empírica (Santoyo, 2002):
(142, 58.7)
8m m -0.9 .30 NS: N: -1
40 Volumen medido 30 Lp = 59.03 m
NOTA TÉCNICA
20
10
N: -60 m 0
0
40
80 120 160 Volumen de concreto (Vc) en m3
200
El estudio geotécnico definitivo, al parecer eludido por el apuro de terminar la obra a pesar de la importancia de la cimentación, era indispensable, como se advirtió en el estudio preliminar. Dicho estudio geotécnico era necesario para conocer con detalle suficiente la estratigrafía y las propiedades mecánicas del subsuelo, con el fin de analizar y decidir el tipo y las características de la cimentación apropiada para las edificaciones. El uso de ademes metálicos costosos a 30 m de profundidad, uno por pila, fue una decisión equivocada, debido a que no impidió el fracturamiento de la arcilla. Esta experiencia permite hacer hincapié en que, para proyectos futuros localizados en sitios de suelos blandos en los que se pretende usar pilas, debe evaluarse el riesgo de fracturamiento existente y sus repercusiones en el comportamiento y costo de las cimentaciones
Referencias Springall, G. (2003). Enduring subsoil changes with large bored piles in Mexico City. IV International Geotechnical Seminar on Deep Foundations on Bored and Auger Piles. Bélgica: Millpress, 11-23. Santoyo, E. y E. Ovando (2002). Inyecciones para fracturamiento hidráulico. Manual de construcción geotécnica, vol. II. México: SMMS, 587-646.
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Núm. 225 Septiembre - Noviembre 2012 34