Tanque Austerlitz: ensayo de carga O-Cells en barrettes

Como recordatorio: el Departamento de Saneamiento de la Ciudad de París (SAP, por sus siglas en francés) confió al consorcio Impluvium (que incluye a Soletanche Bachy France y Bessac), la realización de un tanque de almacenamiento y restitución de las aguas desde los aliviaderos de tormentas que se encuentran a ambos lados del Sena (pozo Valhubert y pozo Tournaire).

Las obras empezaron en agosto de 2020 y tendrán una duración de 44 meses, teniendo como objetivo terminarlos antes de mayo de 2024. El proyecto comprende:

• Un tanque de almacenamiento de 50 m de diámetro y con 46 000 m³ de capacidad, protegido por un muro pantalla de 1,2 m de espesor que desciende a 62 m de profundidad.
• Dos obras de captación de agua a ambos lados del Sena, una de ellas realizada con un muro pantalla de 0,8 m de espesor y a 41 m de profundidad, y la otra con zanja blindada protegida por un recinto realizado con la técnica de jet grouting. Las obras de jet grouting permiten también la conexión al aliviadero de tormenta existente Buffon.
• Un colector DN 2500 mm realizado por Bessac, mediante perforación con la microtuneladora desde un pozo de salida situado al lado del tanque. El pozo de 11 m de diámetro ha sido realizado con un muro pantalla de 1 m de espesor.

Uno de los principales elementos técnicos del proyecto es la realización de los anclajes de la losa del tanque de almacenamiento. Este último está sometido una gran presión de cerca de 300 kPa, insuficientemente equilibrada por el peso de la estructura ahuecada. A esta presión cabe añadirle también la dificultad de una losa situada por encima de unos quince metros de arcilla expandida. Por consiguiente, los anclajes de la losa están sometidos a una fricción negativa en esta altura y deben ser socavados en el sustrato calcáreo.

La solución prevista inicialmente en el diseño consistía en la realización de 236 micropilotes y 20 barrettes de más de 90 m de profundidad. Estos últimos debían cumplir la función de previamente asentados en la fase de obras, y la excavación bajo losa está realizando después de la realización de la losa de cobertura. El contrato preveía la realización de un ensayo de tipo O-Cells que facilitara la optimización de la longitud de las barrettes.

Las obras del tanque principal se desarrollaron de la siguiente manera: las obras del muro pantalla del tanque, cuyo dimensionamiento no tenía en cuenta los resultados de los ensayos, se llevaron a cabo durante 4 meses. Durante este período, el hormigón de la barrette de ensayo aumentó la resistencia (1 mes), el ensayo de carga se llevó a cabo durante 2-3 días y los resultados fueron objeto de un informe de análisis (de 3 a 4 semanas).

A continuación, el dimensionamiento de las cimentaciones fue actualizado y aprobado por las diferentes partes en el transcurso de los dos meses restantes. Inmediatamente después de finalizar la realización del muro pantalla del tanque, las barrettes pudieron ser gradualmente perforados y hormigonados, paralelamente a los paneles de la pared del pozo de ataque, en el transcurso de una segunda fase de obras que duró 3 meses.

El método de carga implementado para el proyecto recibe el nombre de “ensayo bidireccional” o “ensayo O-Cells”. Fue desarrollado en 1989 por el doctor J.O. Osterberg de la Universidad Northwestern de Chicago y posteriormente fue utilizado para someter a prueba miles de cimentaciones en más de 60 países. El principio del ensayo es el acoplamiento, en la propia cimentación, de uno o varios cilindros específicamente diseñados para este uso. De este modo, el ensayo utiliza la reacción de la propia cimentación para desarrollar la carga necesaria en la otra parte de la cimentación y determinar los parámetros de suelo deseados. El uso de este método, reconocido por la norma NF EN ISO 22477-1, se ha impuesto en el proyecto para poder identificar las fricciones en las cretas, a unos 60 m de profundidad. La principal ventaja de este dispositivo O-Cells es la aplicación de la carga directamente en las profundidades y la ausencia de macizos de reacción, factor que a menudo limita la carga máxima para los ensayos convencionales con carga en coronación.

Como complemento a los dos cilindros acoplados de 690 mm de diámetro, se repartieron seis niveles de seis medidores de la deformación en la barrette para evaluar la disipación de las fricciones por parte del suelo.

Este sistema es completado por varios sensores de desplazamiento, llamados escalas, colocados a diferentes alturas de la barrette, y que ofrecen una redundancia para la valoración de las curvas esfuerzos – desplazamientos de los medidores.

El programa de carga fue ejecutado por etapas regulares hasta una carga máxima de 26 MN. Los medidores de la deformación, repartidos a lo largo de la barrette, permiten evaluar el esfuerzo necesario desde el punto de aplicación de la carga hasta la cota superior del hormigón. Con la ayuda del módulo de hormigón y de la sección de la cimentación, es posible determinar el desplazamiento a la altura de los medidores y establecer las curvas de movilización de la fricción entre cada altura de los medidores.

El correcto desarrollo del ensayo con la ayuda del sistema O-Cells permitió optimizar la profundidad de las barrettes e incluso ir más allá: los valores de fricción fueron buenos, lo que permitió contemplar la eliminación de los micropilotes, en contrapartida al añadido de algunas barrettes.

Por lo tanto, al final se consideró realizar doce nuevas barrettes, enrasados bajo la losa, con el fin de no interferir con la estructura interna del tanque.

Su implantación se inscribe de manera uniforme entre las 20 barrettes iniciales del proyecto, principalmente con un refuerzo del núcleo central. El espesor de la losa fue ligeramente engrosado hasta los 1,50 m.