El cálculo del mejoramiento del suelo por medio de columnas de grava consiste en obtener un suelo equivalente al sumar las características del suelo no mejorado incluyendo el aporte de las columnas de grava.
La técnica de mejoramiento de suelos con columnas de grava se basa en la diferencia de rigidez entre estas y el suelo natural, lo que provoca una redistribución de esfuerzos, donde las columnas de grava atraen un gran porcentaje del esfuerzo en comparación del suelo que las rodea.
Con lo descrito anteriormente se logran los siguientes tres objetivos:
- Aumento de la capacidad portante del suelo natural
- Disminución y homogenización de asentamientos.
- Reducción del potencial de licuación de suelos.
¿Qué es la disminución y homogenización de asentamientos?
Las columnas de grava y el suelo natural forman parte de un suelo mejorado o equivalente, lo cual representa una diferencia de rigidez, esta diferencia de rigidez hace que los esfuerzos en las columnas de grava y el suelo natural sean diferentes manteniendo la misma deformación. Estos esfuerzos van a estar concentrados en las columnas, disminuyéndolos en el suelo natural que las rodea.
Gracias a este efecto se pueden reducer los asentamientos en las cimentaciones apoyadas sobre columnas de grava, para ellos se define un factor de concentración de esfuerzos (n):
Haciendo equilibrio de fuerzas verticales:
En función a la razón de áreas se obtiene:
Por lo tanto, el factor de concentración de esfuerzos puede quedar expresado como:
Asumiendo que la deformación en la columna y el suelo son iguales se tiene:
Dividiendo la ecuación anterior entre el factor “n” se obtiene la expression del módulo de elasticidad equivalente:
Para calcular los asentamientos en la profundidad del suelo mejorado y por debajo de este hasta la profundidad del bulbo de presiones se utilizarán las siguientes expresiones:
Siendo:
- Asentamiento elástico en el suelo mejorado:
- Asentamiento por debajo del suelo mejorado:Asentamiento elástico:
Asentamiento por consolidación:
- Asentamiento total:
- Módulo de balasto del suelo mejorado:
- Módulo de balasto de la columna de grava:
Donde:
