La vibrosustitución, también conocida como columnas de grava, es una técnica que permite mejorar y reforzar el suelo donde se realizará una construcción. Dicho en términos sencillos, en esta técnica se incorpora grava contra el terreno mediante un proceso de compactación. Como resultado, se mejora significativamente la calidad del suelo mejorando su capacidad de carga. Además, en algunos casos suele eliminar la necesidad de cimentación profunda.
Usos habituales de las columnas de grava.
Uno de los problemas habituales que afrontan las construcciones son los asientos de las cimentaciones, es decir, deformaciones verticales del terreno cuando se le aplica una carga. Para lograr una disminución de asientos de cimentación, comúnmente se utilizan columnas de grava. Aplicadas de forma correcta, proporcionan al suelo la resistencia necesaria para soportar de forma adecuada la construcción final.
Adicionalmente, la vibrosustitución permite reducir el tamaño de las zapatas, pues aumenta la capacidad portante del terreno. Esto permite que la presión media entre la cimentación y el terreno no produzca ningún daño a la construcción como resultado de un asentamiento excesivo del suelo. Además aumenta significativamente la resistencia al deslizamiento del terreno. Como resultado, se reduce al máximo el riesgo de licuación por actividad sísmica.
Cómo se realiza la vibrosustitución.
Cabe destacar que la vibrosustitución surgió a partir de una técnica de vibrocompactación, por lo que en un principio se utilizó la misma maquinaria para ambas técnicas. En vista que era necesario aportar material granular en los suelos con características cohesivas, se realizó un aporte de grava desde la superficie. Sin embargo, existía un problema con esta técnica, pues no resultaba sencillo eliminar el agua y la humedad acumulada como resultado del proceso. Por lo tanto, se desarrolló el método denominado «por vía seca», o dry-method, que resultó más eficaz.
En la actualidad, el procedimiento que se utiliza para aplicar las columnas de grava consiste en aportar el material sólido mediante una pala cargadora. Para lograrlo, se coloca en una tolva localizada en el extremo superior del mástil del mecanismo. Desde ese punto se introducen en el tubo vibrador a través de la cámara de descarga. Con el fin de evitar la extracción innecesaria de material del suelo, únicamente se usa la técnica de vibración radial. Para garantizar el mejor resultado, se introduce la grava en el espacio libre y el vibrador la compacta produciendo el empuje pasivo del terreno.
Además de la técnica descrita anteriormente, existe una variación en el procedimiento que consiste en el bombeo de columnas de hormigón mediante un vibrador. En este caso, las columnas de grava son inyectadas, mientras el árido se mezcla con una lechada a base de cemento. Cada una tiene aplicaciones específicas, logrando mejores resultados en cada caso.
Al igual que ocurre con otras técnicas de construcción y cimentado, el diseño de las columnas de grava se basa en diferentes factores. Entre estos destacan las sobrecargas, los asientos admisibles y las características naturales del terreno en cuestión. Por lo tanto, no existe una medida única referente a la profundidad en la que se introducirá la grava o la cantidad de material necesario. Para determinarlo, es necesaria realizar un estudio del suelo, tomando en cuenta el tipo de construcción que se edificará.
Cuáles son las ventajas de las columnas de grava.
Existen diferentes ventajas de utilizar columnas de grava en la cimentación. En primer lugar, mediante la vibrosustitución se elimina la necesidad de utilizar pilotes o sistemas de cimentación profunda. De hecho, a diferencia de los pilotes, la profundidad de las columnas de grava no depende de la zona en la que se encuentre el sustrato firme. En realidad, bastará con que se alcance la profundidad necesaria para que los asientos proporcionen el soporte necesario a la construcción final.
Esto se debe principalmente a que las columnas de grava mejoran las características del terreno, aumentando su capacidad portante. Como resultado, su capacidad de carga sin deformarse es mayor. La razón principal por la que se produce la mejora es porque el terreno producirá una disipación de tensiones.
Además de disipar las cargas transmitidas de las construcciones, las columnas de grava aumentan la resistencia de los suelos al corte. También, debido a que la grava es el único material que se introduce en el terreno, se mejora significativamente el drenaje del suelo, evitando la acumulación de humedad.
Por otro lado, en zonas de constante actividad sísmica reduce la posibilidad de que en el terreno se produzca una licuación. De hecho, la versatilidad de esta técnica permite que se utilice en diferentes tipos de suelos, al tiempo que satisface los requisitos de cimentación de diversas construcciones.
Adicionalmente, en vista que no necesita cimentaciones muy profundas, las columnas de grava son una solución económica. Al mismo tiempo, reduce el tiempo de ejecución de la obra en general pues se pueden realizar los trabajos estructurales inmediatamente después que se ha terminado el proceso de la vibrosustitución.
