Cliente: Constructora del Sur SpA · Ubicación: Temuco, comuna de Freire · Fecha: 2024-06 · Duración: 4 meses
Desafío
El proyecto de ampliación de la pista del Aeropuerto Regional de La Araucanía requería un control de calidad geotécnico riguroso debido a la presencia de suelos volcánicos (trumaos) con alta compressibilidad y baja densidad natural. La zona presentaba un nivel freático somero (1.5-2.5 m de profundidad), lo que generaba riesgos de licuefacción y asentamientos diferenciales bajo cargas dinámicas de aeronaves. Además, la normativa aeroportuaria exigía una capacidad portante mínima de 200 kPa en subrasante y un módulo de reacción (k) superior a 50 MN/m³. El cliente necesitaba validar el diseño de mejoramiento de suelo (reemplazo con lastre) propuesto por la ingeniería, optimizando espesores para cumplir plazos de obra. El principal desafío técnico fue caracterizar la variabilidad lateral del depósito volcánico, con lentes de ceniza y pumicita intercalados, y definir parámetros de resistencia al corte no drenada (Su) y permeabilidad para modelar consolidación.
Enfoque y Metodología
Se ejecutó una campaña de exploración geotécnica con 12 sondajes a percusión con SPT (NCh1508) hasta 15 m de profundidad, complementados con 6 ensayos de penetración cónica (CPTu) para perfil continuo de resistencia y poro-presión. Se recuperaron muestras inalteradas con tubo Shelby para ensayos de laboratorio: clasificación unificada (SUCS), humedad natural, densidad, corte directo (NCh1509), compresión no confinada (NCh1510), consolidación unidimensional (NCh1511) y permeabilidad de carga variable. Se instalaron 4 piezómetros de cuerda vibrante para monitoreo semanal del nivel freático durante 2 meses. Los ensayos de laboratorio se realizaron en las instalaciones del Laboratorio Mecánica de Suelos, siguiendo protocolos NCh3171 para diseño geotécnico. Se realizaron 10 ensayos de placa de carga (φ=0.30 m) en subrasante natural y mejorada para medir módulo de reacción (k). La frecuencia de muestreo fue cada 1.5 m en sondajes, con ensayos SPT cada 1.0 m. Se determinó la velocidad de ondas de corte (Vs) mediante MASW en 3 líneas de 47 m para evaluar efecto sísmico según NCh433.Of2012.
Resultados
Se determinó que la subrasante natural presentaba una capacidad portante admisible (qadm) de 120-150 kPa, insuficiente para el diseño. Tras el reemplazo con lastre (espesor 0.8 m), la qadm aumentó a 250-300 kPa, cumpliendo el requisito. El módulo de reacción k alcanzó 65 MN/m³ en zonas mejoradas. Los ensayos de consolidación mostraron que el asentamiento primario sería de 2.5 cm en 10 años, dentro del límite admisible de 5 cm. La velocidad promedio Vs30 fue de 320 m/s, clasificando el sitio como tipo C (suelo denso) según NCh433, lo que permitió usar un espectro de diseño menos exigente. Se identificaron 3 lentes de pumicita a 6-8 m de profundidad, que fueron excluidos del diseño de cimentaciones. El cliente ahorró un 15% en espesor de mejoramiento respecto al diseño inicial, equivalente a 1200 m³ de material. Los parámetros geotécnicos finales se entregaron en un informe con certificación NCh3171.
| Parámetro | Valor |
|---|---|
| Profundidad sondajes (m) | 12-15 |
| N° puntos SPT | 72 |
| qadm obtenida (kPa) | 250-300 |
| Vs30 promedio (m/s) | 320 |
Lecciones aprendidas
- La combinación de SPT y CPTu permitió detectar lentes blandos de pumicita no identificables solo con SPT.
- El monitoreo de nivel freático con piezómetros de cuerda vibrante fue clave para ajustar el modelo de consolidación.
- Los ensayos de placa de carga in situ son indispensables para validar módulos de reacción en suelos volcánicos.
"El estudio geotécnico del Laboratorio Mecánica de Suelos nos entregó la certeza técnica para optimizar el mejoramiento del suelo, cumpliendo los exigentes plazos del aeropuerto. La rigurosidad en los ensayos y la interpretación de resultados fue fundamental."