2.1Datos de partida

Estudio geotécnico 02/26-GMA-01-Rev.01 (PCA-1 y sondeo de referencia SM-1, a unos 50 m). Zona IIIa, NAF a 7.50 m. La Formación Arcillosa Superior (FAS) va de 1.50 a 13.80 m, con N_SPT de 1 a 15, w hasta 358 % y c_u de 2.51 a 2.78 t/m². Debajo están la capa dura intermedia (13.80 a 15.00 m) y la formación arcillosa inferior.

Cimentación existente según el plano as-built IQS-CIM-01:

• Zapatas corridas Z-1 en los ejes numerados (B = 1.60 m) y Z-2 en los ejes A, B y C (B = 2.00 m).
• Desplante a 1.50 m y contratrabes de 0.60 × 1.20–1.40 m.
• Los ejes A' y B' son auxiliares, sin zapata. Son 25 columnas y 32 tramos de zapata.

2.2Cargas por columna

Cuatro niveles (dos existentes y dos nuevos), cada uno con CM = 0.40 t/m² y CV_máx = 0.50 t/m²: W = 2,343.6 t. Las descargas se asignan por columna con áreas tributarias (polígonos de Voronoi). El sismo pseudoestático (Q = 2, V = 386 t aplicado a 11.32 m) se reparte con el momento de volteo según la distancia de cada columna al centro de cargas, con la regla 100 % + 30 %.

Las zapatas ya consolidaron bajo los dos niveles existentes. Lo que produciría asentamientos nuevos es el incremento sostenido de los dos niveles nuevos (CM + CV_media), así que los pilotes se dimensionan para tomarlo completo en servicio, con un factor de seguridad de 1.5 sobre su capacidad última. Además, en el estado límite de falla, la zapata y los pilotes juntos deben resistir la carga factorizada.

2.3Capacidad geotécnica del pilote

Se adopta el tubo φ12¾" × 4.78 mm (3/16") relleno de concreto. Con este criterio, la mayoría de las columnas queda en el par mínimo, así que conviene el diámetro mayor que cabe en el ala de la zapata Z-1: perforación φ14" con 6 y 8 cm de holgura a la contratrabe y al borde. Se hinca en 4 tramos de 3.00 m (113 kg cada uno, con polipasto), con solo 3 empalmes por pilote, porque en el edificio hay altura para elevar el marco de reacción provisional.

2.4Zapatas y asentamientos

Capacidad de diseño de las zapatas: q_R = F_R·c_u·N_c + p_v = 12.9 a 13.3 t/m².

• Con dos niveles más y sin refuerzo: eficiencia de 2.05 (columna B'-3) y 22 a 33 cm de consolidación bajo las zapatas.
• Recimentada: los pilotes toman en servicio el incremento sostenido, de modo que las zapatas conservan su presión actual (Δq ≤ 0). El asentamiento diferido por la carga transmitida a profundidad es de 8.3 cm, uniforme. En el estado límite de falla, la eficiencia máxima del sistema zapata-pilotes es de 0.92.

2.5Arreglo de pilotes junto a las columnas

• Ubicación: los pilotes se colocan en pares, uno a cada lado de la contratrabe, a 1.20 m del nudo de la columna sobre cada contratrabe que llega a ella; los pares adicionales van a cada 1.00 m.
• Ventajas: la carga de la columna pasa directamente a los pilotes sin hacer trabajar la contratrabe a flexión, y la reacción para hincar es mayor junto a la columna.
• Torsión: los dos pilotes de cada par equilibran sus momentos, de modo que la contratrabe no recibe torsión.
• Separación mínima: 1.00 m (≥ 3D = 0.97 m).

2.6Diseño estructural del pilote

2.7Hincado y reacción disponible

La reacción disponible en cada columna es la carga muerta de los dos niveles existentes más el peso de la cimentación asociada: va de 15.6 t a 74.7 t. El hincado continuo requiere 9.3 t, dentro de esa reacción. La fuerza del gato se limita al 80 % de la reacción, y donde no alcance se usa lastre temporal.

Transferencia de carga por etapas. Si se bloqueara toda la carga de trabajo antes de construir, la carga nueva se repartiría después por rigidez entre zapata y pilote, y el pilote terminaría muy por encima de su carga de trabajo. Por eso la carga se transfiere como en un pilote de control:

• Etapa 1, antes de construir: carga al 50 % de Q_s y bloqueo con calzas.
• Etapa 2, con la estructura del nivel 3: prueba de despegue (lift-off) y ajuste al 75 %.
• Etapa 3, con la estructura del nivel 4: ajuste al 100 %, punteo de calzas y encapsulado.

En cada etapa la carga bloqueada no excede el 80 % de la reacción disponible en ese momento. Además, cada ajuste es una verificación de carga de todos los pilotes.

2.8Ménsula invertida y conexión

Cada pilote se liga a la contratrabe con una ménsula invertida de acero galvanizado, diseñada para la capacidad última del pilote, de modo que la conexión nunca gobierna. La misma ménsula permite medir y ajustar la carga del pilote en cada etapa de la construcción.