Una foto en blanco y negro de la década de 1920 muestra el gran reto que supuso la construcción del muro de contención original de la calle Chaytor, que forma parte de una vía de comunicación principal en la capital de Nueva Zelanda, Wellington.
Más de un siglo después, los ingenieros de WSP Nueva Zelanda, una prestigiosa agencia de diseño, ingeniería y servicios medioambientales, en colaboración con el Ayuntamiento de Wellington, abordaron la difícil tarea de renovar este monumento histórico para hacerlo resistente a los terremotos.
No obstante, hoy en día cuentan con lo último en tecnología de modelado geotécnico.
El muro de contención de la calle Chaytor soporta un pronunciado terraplén adyacente a un barranco profundo y relleno, que ofrece un acceso vital desde el centro de la ciudad a algunos de los mayores suburbios de Wellington, como Karori, Wilton y Northland. (Crédito de la imagen: Alexander Turnbull Library, Wellington, NZ).
En palabras de Pathmanathan Brabhaharan, director técnico nacional (ingeniería geotécnica y resiliencia) de WSP: “Elaboramos un diseño basado en la resiliencia para reforzar el muro y hacer frente a los retos fundamentales de riesgo, seguridad y accesibilidad”.
Gracias a su genialidad, los ingenieros de WSP integraron el diseño Revit de la estructura con datos geotécnicos del subsuelo nuevos y antiguos, junto con datos topográficos, para crear un modelo 3D sólido e interactivo.
“Una solución que permite visualizar fácilmente la compleja ingeniería necesaria para el trabajo”, afirma Siva Arumugam, ingeniero geotécnico sénior de WSP, que dirigió el diseño.
Sin embargo, incluso con la innovadora tecnología digital en el conjunto de herramientas, la creación de un modelo geológico preciso no estuvo exenta de desafíos.
Es una obra de arte muy popular que forma parte del imaginario de la comunidad: son pocos los habitantes de Wellington que no han pasado por allí en coche, en bicicleta o a pie, contemplando las extravagantes obras de arte. (Crédito de la imagen: Brabhaharan, WSP).
Una serie de desafíos únicos
Con sus 200 metros de longitud y hasta 7.5 metros de altura, el muro de contención de la calle Chaytor de Wellington destaca por su tamaño. Es como diseñar un proyecto de ingeniería moderno para una estructura que ya existe.
“En este proyecto de modernización, uno de los aspectos importantes que la mayoría podría olvidar fácilmente es el hecho de que estamos trabajando con dos muros expansivos -no uno- construidos de diferentes maneras, en diferentes momentos y que suponen una complejidad adicional para los datos”, afirma Jordan Miers, técnico geotécnico de WSP.
“Siempre es muy interesante trabajar con investigaciones anteriores y datos heredados, tenemos que evaluar su confiabilidad. Y si hay dos datos conflictivos, ¿con cuál debemos quedarnos? No tienen por qué ser los que respalden nuestras suposiciones”, afirma Miers.
Cuando integró Revit en Leapfrog Works para crear su modelo en 3D, Miers tenía la curiosidad de ver cómo podían acoplarse los dos y lo que se podía conseguir.
“Nos encontramos con un verdadero problema de escalabilidad en nuestra conversión, que en realidad es bastante divertido”, cuenta Miers.
Revit es un programa informático de BIM diseñado para trabajar en unidades milimétricas, mientras que las funcionalidades de cartografía del subsuelo de Leapfrog están expresadas en metros.
Inicialmente, nuestras coordenadas de cinco metros se importaron como 5000 unidades, lo que nos hizo perder el orden de magnitud. Teníamos un modelo de muro gigante que se elevaba sobre un modelo de terreno minúsculo.
“Mediante una conversión a coordenadas uniformes y la exportación de los datos de Revit a un archivo DWG antes de importarlos, todo funcionó”, explica Miers.
Por debajo de la base del muro, hay una carretera muy transitada y un carril para autobuses, y por arriba se cruzan dos carreteras, Raroa Crescent y Northland Tunnel Road. (Créditos de la imagen: Miers, WSP).
La colaboración es fundamental
Arumugam y Miers, colegas de WSP, coinciden en que algunos aspectos técnicos de este proyecto demostraron ser muy exigentes, aunque satisfactorios, a la hora de resolverlos.
“Para obtener la capacidad de resistencia sísmica requerida, diseñamos el muro de contención con más de 100 anclajes de acero para reforzar la roca en diferentes ángulos”, explica Arumugam.
Se utilizó un análisis de estabilidad de taludes en GeoStudio para evaluar el muro, construido sobre un relleno que recubre un borde de roca madre de grava que presenta ondulaciones siguiendo los contornos escarpados del lugar, con un estado de la roca que depende de la proximidad de la superficie o de la filtración de aguas subterráneas.
Los modelos 3D ayudan a interpretar estas variaciones geológicas para fundamentar mejor las decisiones, como la profundidad de perforación prevista hasta la roca madre viable y el equilibrio de anclajes y pilotes para optimizar el costo de construcción.
“Los modelos geotécnicos que creamos nos permiten visualizar más fácilmente los aspectos subterráneos para ayudar a resolver cualquier problema de diseño, así como implementar los anclajes de roca y los pilotes de la manera más precisa, eficiente y rentable posible”, afirma Arumugam.
“Se necesitó un trabajo en equipo absoluto, una colaboración de contratistas de investigación geofísica y de perforación, un técnico de Revit con sede en Manilla, diseñadores con sede en nuestra oficina de Wellington WSP y la experiencia de Miers en el espacio geotécnico. Disfrutamos ver cómo todo confluye”.
Según el modelo geológico en 3D, los pilotes penetran más profundamente en el centro de la estructura, donde el borde de la roca madre retrocede. El color púrpura oscuro representa el material más resistente y el claro el más frágil o erosionado. (Créditos de la imagen: Miers, WSP).
Mostrar el diseño del gemelo digital.
WSP colabora con el Ayuntamiento de Wellington en el proyecto, como parte del programa en curso de la región para ayudar a garantizar que las principales estructuras de transporte, como los muros de contención, los túneles y los puentes, sean más resistentes a los terremotos.
Simplificar los datos complejos mediante una solución visualizada en 3D ofrece una visión fundamental a las partes interesadas que no tienen conocimientos de ingeniería, para que comprendan mejor las complejidades del proyecto.
“La posibilidad de mostrar los detalles del diseño y compartir el aspecto que tendrá el muro una vez que se haya reforzado contra los terremotos tiene un valor real”, comenta Miers.
El modelo en 3D (o gemelo digital) se puede manipular para ver el muro desde distintos ángulos, ver un corte en sección, precisar los detalles de los anclajes de las cabezas de las rocas, dónde queda la estructura en relación con la red de carreteras y los servicios públicos existentes, la nueva barrera de seguridad para vehículos, la iluminación y mucho más.
“Es una herramienta excelente que permite explicar ciertas características geológicas y, con la capacidad de ejecutar varios modelos geológicos, es fundamental para comunicar también a los clientes una de las mayores variables: el riesgo”.
“Incluso podemos dar el toque final colocando los elementos arquitectónicos de inspiración maorí y de aves autóctonas encargados por el Consejo sobre el muro de hormigón”, explica Miers.
Los pilotes situados a lo largo del muro de contención y los anclajes de roca de refuerzo de acero colocados en ángulo en la escarpada topografía completan la ingeniería necesaria para una resistencia óptima contra sismos. (Créditos de la imagen: Miers, WSP).
Un legado digital histórico
Lo hermoso de crear un gemelo digital dinámico y a prueba de futuro no es solo algo superficial.
“Leapfrog es una herramienta avanzada para interpolar datos, al tiempo que nuestro modelo interpretativo ofrece una estimación confiable para la fase de construcción”, afirma Miers. “Además, podemos supervisar y perfeccionar de manera constante, nuestra representación con cualquier variación de las condiciones del terreno que se encuentre en la obra”.
La actualización constante de un modelo supone una herramienta de administración de recursos completa y a largo plazo para el Ayuntamiento de Wellington y su comunidad, así como una mejora de la seguridad en las próximas décadas.
La larga trayectoria profesional de Brabhaharan en el campo de la ingeniería sísmica le ha llevado a muchos puntos sísmicos de todo el mundo. Ha sido testigo directamente de la devastación que un evento de gran magnitud puede causar a las comunidades e infraestructuras.
“El muro de contención de la calle Chaytor forma parte de un tramo de carretera muy visible por el que transita mucha gente, todos los días”, afirma. “Mediante un refuerzo sólido y de ingeniería, será resistente, hermoso desde el punto de vista estético, más seguro y, lo más importante, más resistente en caso de terremoto; para mí, ésta es la mayor ventaja”.