Diseño de cuatro obras geotécnicas: (I) estudio y diseño geotécnico de pilotes helicoidales para la cimentación de una torre de transmisión eléctrica; (II) estudio y diseño geotécnico de una estabilización con suelo cosido para una torre de transmisión eléctrica en Honduras; (III) diseño del refuerzo del túnel para una sección del proyecto hidroeléctrico de cogeneración privado en Siquirres, Limón; (IV) diseño geotécnico y propuesta de actualización de la instrumentación del cuerpo de una presa en Nicaragua

Abstract

Resumen de Taller Aplicado I El capítulo 1 trata sobre la poca certeza respecto a las capacidades y beneficios asociados con el uso de pilotes helicoidales en cimentaciones que existe en Costa Rica. Estos pilotes son particularmente adecuados en entornos compuestos principalmente por capas de suelo y ofrecen numerosas ventajas. Desde un punto de vista técnico, presentan un alto rendimiento frente a cargas que requieren tanto comportamiento a tensión como a compresión. Además, se instalan de forma rápida, causan un impacto mínimo en el medio ambiente y pueden ser utilizados en espacios reducidos con maquinaria de tamaño reducido. Esta investigación se basó en una revisión bibliográfica de normativas internacionales. Entre los principales hallazgos, se identificó que gran parte de los criterios de diseño se fundamentan en métodos empíricos, basados en la experiencia y en registros de proyectos anteriores. Posteriormente, se realizó el diseño de una cimentación profunda para una torre de transmisión eléctrica como alternativa a un proyecto ya ejecutado. El objetivo de este ejercicio fue evaluar la viabilidad técnica, económica y ambiental de implementar un sistema de cimentación basado en pilotes helicoidales. Además, al ser una solución alternativa, permitió comparar los resultados obtenidos con la solución planteada anteriormente. Los resultados indican que, desde el punto de vista técnico, los pilotes helicoidales tienen un diseño similar al de los pilotes convencionales, pero presentan características distintivas. Además, revelan que, como cimentación profunda, ofrecen soluciones adecuadas para problemas específicos en suelos.

Resumen de Taller Aplicado II El capítulo 2 se centra en el proceso de estabilización del terreno cercano a un sitio de torre de transmisión eléctrica. La torre está ubicada en la República de Honduras, a unos 80 km al noreste de Santa Rosa de Copán, la principal ciudad comercial del occidente, cerca del municipio de San Luis. El acceso al sitio se realiza a través de caminos de terracería con poco mantenimiento, lo que dificulta el acceso y la movilización de maquinaria. El terreno en el área se caracteriza por tener pendientes pronunciadas y materiales propensos a la erosión. Durante la temporada de lluvias y eventos meteorológicos importantes, como los huracanes Eta e Iota que ocurrieron entre octubre y noviembre, se registraron intensas precipitaciones y desbordamientos de los canales de drenaje existentes, lo que provocó numerosos deslizamientos en toda la zona. Tras realizar visitas al sitio, se determinó que la cimentación de la torre se encuentra estable y no requiere obras adicionales. Además, se cuenta con una amplia investigación geotécnica realizada en el área desde 2014 hasta la fecha. Esta investigación incluye perforaciones SPT, ensayos geofísicos, pruebas de corte directo, caracterización de suelos e informes geológicos. También se dispone de datos topográficos actualizados del sitio. Con el objetivo de gestionar el riesgo de erosión en las cimentaciones y su posible impacto en la estabilidad de la torre 2, este proyecto tiene como finalidad realizar un diseño completo que contemple un análisis de estabilidad del sitio, el diseño de obras de protección, retención y manejo de aguas, así como las especificaciones técnicas y constructivas necesarias para llevar a cabo dichas obras. Entre las obras propuestas y diseñadas en esta investigación se encuentra la estabilización mediante una pantalla de suelo cosido con una cobertura de aproximadamente 400 m2, acompañada de pernos pasivos de 9 m de longitud sumergidos en una lechada de cemento. Además, se prevé la instalación de subdrenajes horizontales de 6 m de longitud, los cuales tendrán la función de controlar la saturación del terreno e interceptar el flujo de agua para su posterior drenaje. Por último, se plantea implementar un sistema de control de escorrentía superficial que requirió un análisis hidrológico del sitio para su dimensionamiento.

Resumen de Taller Aplicado III El capítulo 3 presenta el proceso llevado a cabo para seleccionar un sistema de refuerzo para la construcción de un túnel de aproximadamente 1200 m de longitud, destinado a alojar una tubería de baja presión para generación eléctrica. El túnel se encuentra ubicado en la provincia de Limón y se caracteriza por tener una sección transversal en forma de herradura con un ancho de 3 m y una altura de 3.5 m. A partir de la investigación geotécnica del sitio, que incluyó principalmente ensayos de tomografía eléctrica, geofísica de refracción, perforaciones rotativas y ensayos de laboratorio, se ha realizado la caracterización geotécnica de las propiedades del sitio. Se ha llevado a cabo la clasificación geomecánica y se ha seleccionado un sistema de refuerzo utilizando herramientas basadas en criterios empíricos. Posteriormente, se ha realizado una simulación numérica de la construcción, modelando cada una de las etapas previstas, para verificar el comportamiento del túnel. Para la simulación numérica, se han creado modelos bidimensionales y se han analizado utilizando el programa de elemento finito Rocscience RS2. Los resultados incluyen los esfuerzos principales, deformaciones, zonas de plastificación y las convergencias en tres puntos distintos de la sección transversal del túnel, ubicados en la bóveda, el hastial y la contra bóveda. De esta manera, se ha verificado el comportamiento del refuerzo ante condiciones de carga normales mediante análisis pseudoestáticos. Finalmente, se propone una secuencia y una descripción del modelo constructivo basadas en los resultados obtenidos para el tipo de refuerzo seleccionado. Además, se realiza una estimación de los materiales requeridos y sus costos por metro de construcción del túnel.

Resumen de Taller Aplicado IV El capítulo 4 presenta el proceso llevado a cabo para actualizar la instrumentación de una presa zonificada de materiales sueltos ubicada en Nicaragua. La presa en cuestión tiene una altura de 23 metros y una longitud de corona de 260 metros. Conocida como presa El Salto, es responsable de la formación del embalse La Virgen, con un área de almacenamiento de aproximadamente 6 km2. La presa opera con un nivel máximo de 440.100 m.s.n.m. y un nivel mínimo de 438.600 m.s.n.m., y tiene un volumen útil de 7.5 MMC y un volumen total de 25 MMC. La caracterización geotécnica del sitio se realizó mediante una investigación que incluyó ensayos de tomografía eléctrica, geofísica de refracción, perforaciones a rotación y ensayos de laboratorio. Con base en estos datos, se ha desarrollado un modelo geotécnico y se han verificado las condiciones de seguridad de la presa en diversos escenarios de análisis. Para la simulación numérica, se crearon modelos bidimensionales utilizando el software Rocscience Slide2, que utiliza los métodos del equilibrio límite y el elemento finito. Estos modelos proporcionaron resultados de factores de seguridad en condiciones de flujo estacionario y transitorio. De esta manera, se ha verificado el comportamiento de la presa ante cargas normales y se ha confirmado su seguridad mediante análisis teóricos. De acuerdo con los criterios internacionales de seguridad, la monitorización desempeña un papel fundamental para mitigar el riesgo de ruptura en presas. Por esta razón, se justifica la instalación de un nuevo equipo de medición, ya que el existente se encuentra fuera de operación. El plan de instrumentación propuesto incluye la selección de equipos para medir las condiciones hidráulicas y sísmicas de la presa. Como resultado, se propone la instalación de 17 piezómetros de cuerda vibrante, 2 piezómetros abiertos, un medidor de nivel del embalse, un aforador para la medición de filtraciones y dos acelerógrafos. Además, se ha realizado un presupuesto preliminar que incluye los equipos mencionados, así como los equipos auxiliares para la recolección de datos, la protección contra sobrecargas y la comunicación. El objetivo principal es asegurar la seguridad de la presa mediante la monitorización de las condiciones hidráulicas y sísmicas, siguiendo criterios internacionales.