Deformación del terreno por la cimentación de un nuevo módulo en la Base Antártica Española Gabriel de Castilla, Isla Decepción, Antártida

• Javier González-Posada Elechiguerra ; Carlos Paredes Bartolomé ^[1] ; Miguel Ángel Ropero Azañón ^[1]
  1. [1] Universidad Politécnica de Madrid

     Universidad Politécnica de Madrid

     Madrid, España

     
• Localización: Boletín geológico y minero, ISSN 0366-0176, Vol. 133, Nº 2, 2022, págs. 95-121
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Ground deformation as a result of the foundation of a new module in the Spanish Antarctic Base Gabriel de Castilla, Deception Island, Antarctica
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• Resumen
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    Desde su inauguración en la campaña, 1989/90, la Base Antártica Española Gabriel de Castilla (BAEGC) ha soportado un creciente volumen de proyectos científicos, estimulando la ampliación de sus instalaciones. El permafrost del terreno sobre el que éstas se asientan acusa las cambiantes condiciones térmicoperiglaciares que perturban sus características mecánico-resistivas. Este trabajo analiza el comportamiento de la cimentación de un módulo semejante a los actuales (18.5x6.5x2.7 m largo – ancho – alto y alrededor de 104 kg en operación soportado por 16 apoyos), mediante el estudio geomecánico (tensiones y deformaciones) del terreno comparando durante las estaciones de invierno y verano austral, tres tipos de cimentaciones: pilares, zapatas y losas, elementos de apoyo recomendados en terrenos periglaciares afectados por las variaciones térmico-estacionales. Las propiedades geotécnicas han sido obtenidas de ensayos sobre muestras recogidas en el entorno de la BAEGC, realizados por el Laboratorio de Ingenieros del Ejército General Marvá (INTA). Considerando las variaciones térmicas en los ensayos sobre muestras congeladas y sin congelar se ha establecido la columna geotécnica tipo que se ha extendido sobre el perfil del dominio 2D. Las ecuaciones de esfuerzo-deformación estacionarias, con un modelo constitutivo rotura de Mohr-Coulomb, se han resuelto mediante elementos finitos en MIDAS GTS-NX, para cada estación y cada cimentación, discretizando con una malla triangular o cuadrangular adaptada a la geometría 2D del dominio con la cimentación. Los resultados numéricos muestran que, en ningún caso analizado, se produce rotura critica del terreno, y la cimentación de menor desplazamiento (unos 0.036 m), tanto en verano como en invierno, es la zapata de 1.2 m apoyada a 0.5 m de profundidad sobre permafrost.

  • English

    Since its inauguration in the 1989/90 campaign, the Spanish Antarctic Base Gabriel de Castilla (BAEGC) has supported an increasing volume of scientific projects, stimulating the expansion of its facilities. The permafrost soil on which they are located is affected by changing thermal and periglacial conditions that disturb its mechanical and physical characteristics. This paper analyzes the foundation behavior of a building (18.5x6.5x2.7 m length – width – height, around 104 kg in operation supported on 16 posts) through the geomechanical study (stresses and deformations) of the ground during the winter and southern summer seasons, supported by three types of foun-dations: piles, footings and slabs. These are commonly recommended as support elements in periglacial soils affected by thermal-seasonal variations. The geotechnical properties have been obtained from stress-tests on soil samples collected in the surroundings of the BAEGC, General Marvá Army Engineers Laboratory (INTA). Considering the thermal variations in the tests on frozen and unfrozen samples, the geotechnical column type has been established and extended along the profile of the 2D domain. The stationary stress-strain equations with a constitutive Mohr-Coulomb rupture model have been solved using finite elements in MIDAS GTS-NX, for each season and each foundation, discretizing with a triangular or quadrangular mesh adapted to the 2D domain geometry with the foundation. The numerical results show that, in any tested case, there is no critical ground failure, and the foundation with the smallest displacement (about 0.036 m), both in summer and winter, is the 1.2 m foundation placed at 0.5 m depth on permafrost.