¿Los cimientos de los rascacielos se hunden en el suelo?

Como complemento a las otras buenas respuestas a esta pregunta, hay una historia en las noticias que creo que es especialmente pertinente para esta pregunta. Se trata de la Torre Millenium en San Francisco.

Millenium Tower está en las noticias porque se está hundiendo e inclinando. Desde que se completó la construcción en 2008, la torre de 58 pisos se hundió 16 pulgadas y se inclinó 2 pulgadas hacia el noroeste.

Algunas cosas son importantes acerca de esta historia, con respecto a la pregunta de Quora que estamos respondiendo aquí.

En primer lugar, se esperaba que la torre se asentara . Aproximadamente 5 pulgadas para ser exactos, según un estudio de caso realizado por el Concrete Reinforcing Steel Institute [1]. Tal como lo indican las otras respuestas a esta pregunta, la liquidación es algo que puede contabilizarse y diseñarse en la estructura o el edificio.

En segundo lugar, la torre se asienta sobre una base de estera apilada, donde un ingeniero habla por una balsa de hormigón que se sienta en columnas subterráneas (pilas) que se adentran en el suelo debajo del edificio. Lo importante aquí es que estas pilas no bajan a la roca madre . Son pilas de fricción, lo que significa que dependen de su área de superficie que está en contacto con el suelo circundante para resistir las cargas a través de la fricción con ese suelo. Y hay muchas pilas debajo de este edificio, 950 para ser exactos.

Mucha prensa parece fijarse en este hecho, preguntando por qué las pilas no bajan los 150 pies adicionales para llegar a la roca madre y evitar este problema de liquidación por completo. La verdad es que este tipo de fundamento no es en absoluto irresponsable o poco ortodoxo. Es bastante común en los edificios, incluso en los grandes, como Millennium Tower. Simplemente parece que, en algún momento, alguien se equivocó con los cálculos de diseño o el análisis del sitio.

De cualquier manera, puede ser un problema grave, pero también puede no serlo. Algunos ingenieros dicen que este edificio debería funcionar bien, incluso en un terremoto, si el asentamiento no continúa más. Otros dicen que estos problemas podrían ser significativos.

Si encuentra interesante esta pregunta de Quora, entonces quizás la historia de la Torre del Milenio sea digna de seguir en los próximos meses (y años, probablemente).

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Notas al pie

[1] CRSI: CRSI – Proyectos

Como otros han dicho, el asentamiento de cimientos significativo (dañino) generalmente se encuentra en suelos cohesivos (arcillosos) que pueden encogerse a mediano y largo plazo debido a la pérdida de agua retenida bajo estrés impuesto o condiciones ambientales (incluso suponiendo que el diseño sea suficiente para evitar falla catastrófica del cizallamiento del suelo debido al sobreesfuerzo inicial). Los principales edificios antiguos de la Ciudad de México, por ejemplo, la catedral, se han hundido dramáticamente debido a esquemas de drenaje profundo más recientes y masivos (lo siento, no tengo fotos). Los rascacielos normalmente se apoyarán en cimientos apilados profundos, por supuesto, donde las cargas se reducen a rocas sólidas o arenas densas. Curiosamente, los sótanos profundos (quizás 6 o 7 pisos de estacionamiento) reducirán significativamente las cargas de superestructura impuestas a través de los efectos de flotabilidad derivados del peso del suelo desplazado. Estos asentamientos a largo plazo se predicen con bastante precisión hoy en día a través de pruebas de laboratorio realizadas en muestras de suelo tomadas a profundidades.

Sí, como señala Michael Burrows, las bases se hundirán. También se encogerán según el material y la temperatura (el hormigón se encoge a medida que pierde humedad en su proceso de curado) y todos los materiales se encogen cuando se enfrían.

Los ingenieros geotécnicos usan perforaciones del suelo para determinar las propiedades del suelo, en la medida de sus capacidades, en un sitio de construcción. A partir de este esfuerzo, producen un informe de suelos que ofrece varias recomendaciones para la construcción de los cimientos del edificio. El ingeniero estructural luego trabaja en concierto con el ingeniero geotécnico para diseñar una base cuyo asentamiento sea aceptable. Es importante que la estructura no se asiente excesivamente y es importante que el asentamiento diferencial entre partes del edificio no sea demasiado grande, o el edificio experimentará una tensión y grietas sustanciales (dependiendo del material con el que esté construido).

Si. Los edificios construidos en roca se hunden menos que los edificios construidos con materiales más blandos. El hundimiento puede llevar mucho tiempo y ser más pronunciado en un lado que en el otro. Por ejemplo, la torre inclinada de Pisa.

Los edificios altos en terreno blando a menudo tienen sótanos muy profundos para poner los cimientos sobre el material más fuerte en profundidad. Otras soluciones son cimientos apilados o balsas.

La mecánica del suelo no es mi tema más fuerte, por lo que me cuesta cuantificar mis declaraciones, pero diría que las desviaciones de unos pocos milímetros no son infrecuentes.

Ellos si.

En el mejor de los casos, podemos estimar el acuerdo, pero a veces hay sorpresas.

Por cierto, los rascacielos también se construyen en el mar, con estructuras de 500 m de altura (alrededor de 70 a 80 pisos), es solo que 350 a 400 m están ocultos en el agua.

Vea la operación realizada para rectificar el hundimiento de una plataforma petrolera en el campo Ekofisk.