MEJORA DE SUELOS 1.- Introducción Se buscaba, por tanto, un procedimiento práctico y eficiente para reemplazar suelos pobres por materiales más rígidos y resistentes, mediante el empleo de equipos ligeros de obra civil que se encon- traban disponibles, para aprovechar al máximo las propiedades del terreno existente y que dieran como resultado un bloque de terreno mejorado, que en su conjunto ofreciera la suficiente capa- cidad portante y rigidez para el apoyo de cimentaciones directas. El resultado fue la construcción de elementos mediante el reem- plazo y/o desplazamiento del terreno en columnas conformadas por sucesivas capas compactadas de agregados de grava, utili- zando herramientas especialmente patentadas para aplicar una alta energía de compactación vertical, de alta frecuencia y baja amplitud de impacto con lo que se consigue, además de producir la densificación de la grava, un desplazamiento lateral del terreno, pre-esforzando y pre-deformando la cavidad de la perforación, lo que genera un incremento de las presiones laterales en el suelo matriz en las proximidades de la columna, llevándolo hasta la movi- lización de su empuje pasivo de Rankie. El elevado empuje radial que se genera en el entorno del Geopier es el responsable de que la deformabilidad del elemento sea muy reducida; el módulo de deformación de los materiales granulares crece con la tensión de confinamiento. Lo que hace que éste presente un mayor módulo de deformación que las columnas tradicionales de grava ejecutadas, simplemente, por vibración. Normalmente, en la construcción de los Geopier suelen emplearse gravas bien graduadas (GW, well-graded) o más uniformes y abier- tas (GP, open -graded) en caso de la presencia de nivel freático y se busque su funcionamiento como elemento drenante. Debido a la elevada densidad de compactación que se llega a alcanzar, superando el 100% del teórico de laboratorio, se obtienen ángulos de rozamiento interno muy superiores a los documentados en las columnas de grava por vibración. En los ensayos de corte directo realizados ‘in situ’ sobre columnas reales se han obteniendo valores de 49 a 51o, que fueron corro- borados en ensayos triaxiales sobre muestras recompactadas, a densidades relativamente similares, dando como resultado ángu- los de rozamiento de 51o (Ver figura 2). 37 Las columnas de grava convencionales se diseñan considerando un coeficiente de empuje horizontal k=1, cuando el pasivo de Rankie es en todo caso mayor (Kp>1). Por tanto, suponiendo idénticas características en el material utilizado para la conformación de la columna, un Geopier manifestará un módulo deformación K m Figura 2. Ángulo de rozamiento en gravas usadas en Geopiers. La acción de compactación vertical aumenta la presión lateral y mejora la capacidad y resistencia de los suelos circundantes dando como resultado una sobre-consolidación del suelo alrededor de la columna que, junto con la elevada rigidez del elemento construido, permite la reducción y control de los asientos de manera muy eficaz. La acción de la compactación aumenta los esfuerzos laterales en la matriz del suelo alrededor del Geopier, produciendo un aumento en la rigidez y resistencia al esfuerzo cortante del suelo adyacente. Este incremento en las presiones laterales resulta de un signifi- cativo aumento de la resistencia y rigidez, que permite alcanzar una mayor capacidad de carga y proveer un mejor control de los asentamientos. p veces mayor que una columna de grava, siendo ‘m’ el exponente de la ley potencial de variación del módulo con la tensión de con- finamiento. La medición del empuje horizontal generado por la instalación de las columnas Geopier se puede observar en la Figura 1. Se ha realizado usando el K0-Stepped Blade Test así como pre- siómetros, y se ha podido comprobar de forma indirecta mediante el análisis retrospectivo de ensayos de tracción. El resultado son módulos de deformación que pueden variar entre 65 MPa, en suelos muy pobres y comprensibles, que proporcionan un menor confinamiento, hasta valores que pueden alcanzar los 300 MPa en suelos firmes o a mayor profundidad. Figura 1. Empuje lateral generado al ejecutar columnas Geopier. Figura 3. Efecto del pre-esfuerzo lateral en el aumento de resistencia al corte y capacidad portante. inGEOpres