MEJORA DE LA RESISTENCIA A LA LICUACIÓN MEDIANTE COLUMNAS DE GRAVA COMPACTADA: IMPACTO DEL INCREMENTO EN LA DENSIDAD

Los RAP son columnas densas y rígidas construidas con agregados compactados mediante vibración. Su instalación aumenta la densidad del suelo y la presión lateral, mejorando significativamente su resistencia. Esto no solo reduce la probabilidad de licuación, sino que también mejora la estabilidad de la infraestructura superficial.

El estudio evaluó el rendimiento de los RAP en diferentes regiones propensas a licuación. Estas son las conclusiones más relevantes:

1. Incremento de la Resistencia a la Licuación:

• En Nueva Zelanda, los valores de resistencia cíclica (CRR) aumentaron significativamente tras la instalación de RAP.

• En Ecuador, el suelo mejorado mostró un aumento en densidad relativa (DR) de hasta el 60%.

2. Impacto en la Presión Lateral:

• El coeficiente de presión lateral al reposo (K₀) aumentó hasta un 100% en suelos tratados en Italia, reflejando mayor resistencia y estabilidad frente a cargas dinámicas.

3. Rendimiento Uniforme:

• Las pruebas en sitio demostraron mejoras consistentes en diversos parámetros, incluidos los valores de resistencia al cono (CPT) y la velocidad de onda cortante (Vs).

La secuencia sísmica de Canterbury (2010-2011) dejó 15,000 viviendas gravemente dañadas y subrayó la necesidad urgente de soluciones efectivas contra la licuación. Como parte de los esfuerzos de reconstrucción en Christchurch, se implementó un programa de mejora del suelo que incluyó la instalación de RAP en sitios residenciales altamente afectados.

• Diseño y Configuración: Se utilizaron pilas de 4 metros de profundidad en una cuadrícula triangular, con un diámetro de 0.6 metros y diferentes espaciados (1.5 a 2 metros). Esto permitió cubrir un área sustancial con un reemplazo proporcional del 8.1% al 14.5%.

• Resultados Geotécnicos:

- Incrementos en densidad relativa (DR): Hasta un 45% en las capas tratadas.

- Aumento de la presión lateral (K₀): Mejora de hasta un 40%, contribuyendo a una mayor resistencia del suelo frente a cargas sísmicas.

• Beneficio Observado: Las propiedades mejoradas del suelo redujeron significativamente la probabilidad de licuación y los desplazamientos diferenciales, protegiendo la infraestructura local y mejorando la resiliencia de la comunidad.

En 2012, se instalaron más de 6,000 pilas RAP bajo un terraplén vial de 700 metros de longitud en Boca de Briceño, con el objetivo de prevenir fallas inducidas por licuación. Cuatro años después, el terremoto de magnitud 7.8 de 2016 puso a prueba esta intervención.

• Condiciones del Sitio:

- Suelos compuestos principalmente por arenas y limos con un contenido de finos del 15%-20%.

- Pilas de 6 metros de profundidad instalados en una cuadrícula cuadrada con espaciamientos de 2.5 a 2.75 metros.

• Resultados Clave:

- Incrementos en densidad relativa de hasta el 60%.

- Mejoras significativas en la presión lateral, alcanzando incrementos de hasta el 67%.

• Impacto del Sismo: A pesar de la alta intensidad del terremoto, el terraplén sufrió daños mínimos (grietas superficiales menores), manteniendo su funcionalidad. Esto contrastó notablemente con las áreas circundantes, donde se observaron fallas generalizadas y expulsión de arena.

En Bondeno, una localidad afectada por la licuación durante el terremoto de Emilia Romagna en 2012, se implementaron RAP como solución de mejora del suelo. En 2018, se realizaron pruebas controladas para evaluar su efectividad frente a cargas dinámicas.

• Detalles del Proyecto:

- Instalación de una cuadrícula de 4x4 pilas con un diámetro de 0.5 metros y una profundidad de 9.5 metros.

- Suelos con un alto contenido de finos (25%-35%), típicos de depósitos del río Po.

• Resultados de las Pruebas:

- Incremento del 50% al 100% en el coeficiente de presión lateral (K₀).

- Mejora del 30%-53% en la resistencia de cono (CPT).

- Reducción significativa en la susceptibilidad a la licuación en capas de 4 a 9 metros de profundidad.

• Lección Aprendida: Este caso destaca la capacidad de los RAP para mejorar suelos limosos, donde las técnicas tradicionales de compactación suelen ser menos efectivas.

Estos casos no solo demuestran la eficacia de los RAP en condiciones geotécnicas variables, sino también su adaptabilidad para responder a desafíos sísmicos de gran magnitud. Desde la reducción de riesgos en contextos residenciales hasta la protección de infraestructura clave, los RAP se posicionan como una solución robusta y versátil para la ingeniería geotécnica.

Los RAP no solo son una solución efectiva para mitigar la licuación, sino que también ofrecen beneficios económicos al ser una alternativa más accesible frente a las cimentaciones profundas. Este enfoque permite a los ingenieros diseñar sistemas de mejora del suelo que aumenten la resiliencia de la infraestructura ante terremotos.