Análisis de asentamientos inducidos por excavaciones bajo cimentaciones existentes, mediante modelación con software especializado en Elementos Finitos, aplicado al Edificio de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo
Fecha
2026-10-21Autor
Acosta Arnao, Romario Eugenio
Delgado Toro, Nixon Gary
Metadatos
Mostrar el registro completo del ítemResumen
En el edificio de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Nacional Pedro
Ruiz Gallo se ha proyectado una excavación circundante y por debajo de su cimentación,
con el propósito de instalar calzaduras en todo su perímetro, eliminando parte del suelo
licuable y así poder transmitir esfuerzos a un estrato más firme. Sin embargo, esta
intervención genera una preocupación fundamental: ¿Es lo suficientemente rígido el suelo
de fundación, como para soportar las deformaciones inducidas por las diferentes etapas
de excavación?
Las deformaciones ocasionadas por etapas constructivas, al superar el asentamiento
máximo permisible, pueden derivar en daños, como fisuras en muros y elementos
estructurales, cambios en la distribución de esfuerzos internos e, incluso, comprometer la
estabilidad del edificio. Además, la respuesta del suelo a la excavación es difícil de
predecir con exactitud, debido a la heterogeneidad de sus propiedades geotécnicas. Por
ello, se hace uso de factores de seguridad aplicando modelos numéricos como el Método
de Elementos Finitos, estos permiten simular y evaluar los asentamientos a través de
modelos constitutivos. Para este análisis se usó el modelo constitutivo Hardening Soil,
que permite simular con buena precisión el comportamiento del suelo.
En este contexto, surge la necesidad de utilizar software especializado en elementos
finitos para calcular la magnitud del asentamiento del suelo de fundación y sus posibles
efectos en la estabilidad de la estructura preexistente. Se analizaron modelos 2D y 3D
para obtener los resultados más críticos, evaluar la estabilidad y factores de seguridad.
Finalmente, se concluye que el suelo de fundación no presenta la capacidad suficiente
para resistir las deformaciones producidas durante la etapa constructiva de la segunda fila
de calzaduras, por lo que colapsa debido a su naturaleza de tipo blando (S3). Por ello, se
propone un mejoramiento de suelo a través de la inyección de suelo-cemento (jet
grouting), o cualquier otro método que mejore las propiedades geotécnicas para ejecutar
las excavaciones con total seguridad. In the building of the Faculty of Biological Sciences at the Universidad Nacional Pedro
Ruiz Gallo, a surrounding and underlying excavation beneath its foundation has been
projected to install underpinning walls (calzaduras) around its entire perimeter, thereby
removing part of the liquefiable soil layer and transferring structural loads to a firmer
stratum. However, this intervention raises a fundamental concern: Is the foundation soil
sufficiently stiff to withstand the deformations induced by the different excavation
stages?
Deformations caused by construction stages, when exceeding the maximum allowable
settlement, can lead to damage, such as cracking in walls and structural elements,
redistributions of internal stresses, and even compromise the overall stability of the
building. Furthermore, predicting the soil response to excavation with precision is
challenging due to the heterogeneity of its geotechnical properties. Therefore, safety
factors are evaluated using numerical models such as the Finite Element Method (FEM),
which allows for the simulation and assessment of settlements through constitutive
models. For this analysis, the Hardening Soil constitutive model was used, as it provides
an accurate simulation of non-linear soil behavior.
In this context, the need arises to utilize specialized finite element software to compute
the magnitude of foundation soil settlement and its potential effects on the stability of the
existing structure. Both 2D and 3D models were analyzed to determine the most critical
results and to evaluate structural stability and safety factors.
Finally, it is concluded that the foundation soil lacks sufficient bearing capacity to resist
the deformations produced during the construction stage of the second row of
underpinning walls, leading to failure due to its soft soil nature (S3 type). Consequently,
soil improvement via soil-cement injection (jet grouting), or any other ground
improvement technique that enhances geotechnical properties, is proposed to execute the
excavations safely.
Colecciones
- Ingeniería Civil [395]







