Comportamiento del terreno en obras de construcción de sótanos mediante pantallas continuas ancladas en la ciudad de Sevilla: Contraste de los métodos numéricos y analíticos con la instrumentación geotécnica en un caso real

Abstract

La ejecución de una excavación profunda al abrigo de pantallas conlleva inevitablemente movimientos tanto en las propias pantallas como en el terreno circundante, con el riesgo de producir graves daños a estructuras o servicios subterráneos adyacentes. Resulta, por tanto, de suma importancia profundizar en el estudio del comportamiento de las estructuras de pantallas continuas de hormigón armado. Un enfoque exclusivamente teórico para estimar los desplazamientos de la pantalla resulta inviable debido a la compleja interacción entre el terreno y la estructura, así como a las incertidumbres inherentes al comportamiento del terreno. Debido a esto, es necesario acudir a métodos de cálculo numérico para analizar y predecir el comportamiento en servicio de estas estructuras. En el presente Trabajo Fin de Máster se contrastan los resultados obtenidos con los principales programas comerciales de cálculo de pantallas con medidas de campo de un caso real, con el fin de determinar que modelos numéricos exhiben un mejor ajuste. Para ello, se cuenta con lecturas inclinométricas de una obra ejecutada mediante pantallas continuas ancladas para la construcción de un aparcamiento subterráneo de cuatro plantas en un centro hospitalario en la ciudad de Sevilla. En el marco de este estudio, se ha optado por emplear CYPE Muros Pantalla y PLAXIS para llevar a cabo la modelización numérica de la excavación. CYPE emplea el coeficiente de balasto para simular la interacción terreno-pantalla mediante el método de Winkler. Por otro lado, PLAXIS es un software de elementos finitos especializado en aplicaciones geotécnicas. Entre los trabajos realizados, se destaca el análisis de errores en las lecturas inclinométricas, el estudio del empleo del coeficiente de balasto horizontal para el diseño de pantallas y el empleo de un modelo tridimensional de la excavación en PLAXIS 3D para analizar el efecto de las esquinas y la forma de la excavación en los resultados numéricos.

The execution of a deep excavation with diaphragm wall s entails movements both in the walls themselves and in the s urrounding ground, with the risk of causing serious damage to adjacent buildings or underground services. It is therefore of utmost importance to further study the behaviour of continuous reinforced concrete walls. A purely theoretical approach to estimating the displacements of the wall is unfeasible due to the complex interaction between the ground and the structure, as well as the uncertainties inherent in the behaviour of the soil. For this reason, it is necessary to resort to numerical calculation methods to analyze and predict the in service behaviour of these structures. In this Master’s thesis, the results obtained with the main commercial calculation packages are contrasted with field measurements of a real case excavation, in order to determine which numerical models exhibit a better fit. To this end, inclinometric readings are taken from a construction site using continuous anchored walls for the construction of a four story underground car park in a hospital in the city of Seville. Within the framework of this study, CYPE and PLAXIS were chosen to carry out the numerical modelling of the excavation. CYPE employs the coefficient of subgrade reaction to simulate the soil structure interaction using the Winkler method. On the other hand, PLAXIS is a finite element software specialized in geotechnical applications. The works carried out include the analysis of potential errors in inclinometric readings, the study of the use of the horizontal coefficient of subgrade reaction for the design of diaphragm wall s and the use of a three dimensional model of the excavation in PLAXIS 3D to analyze the effect of the corners and the shape of the excavation on the numerical results.