Pilote mal replanteado
En alguna ocasión puntual cuando se procede al descabezado de los pilotes se puede comprobar que uno de los situados en la esquina está desplazado respecto a su posición teórica. Así sucedió un en encepado, en el que el eje del pilote se situaba a 2,35 m de su posición teórica.
¿Qué sucede en este caso?
En primer lugar habría que considerar que la variación de posición del pilote no produce modificación alguna en la capacidad portante del mismo, ya que las condiciones geotécnicas serán similares a las existentes en su situación original. Por tanto, si se ha alcanzado la cota teórica prevista y no ha existido ninguna incidencia durante su ejecución, se puede suponer que en el mismo pueden actuar unas cargas similares a las de diseño (en este caso, tope estructural de 40 kp/cm2 para la combinación de acciones frecuentes).
En cambio, la nueva geometría sí que produce una modificación en las cargas que serían transmitidas por cada pilote debido a la existencia de una nueva distribución (la carga será menor en el pilote desplazado y mayor en los opuestos). Hay que recordar que en el procedimiento simplificado en el que se considerar el encepado rígido y los pilotes articulados en cabeza, la resultante de las acciones se debe trasladar el centro de gravedad de los pilotes.
¿Qué hacer en este caso?
Tendríamos dos alternativas, tal como se indican a continuación:
- Recálculo de las cargas
La primera actuación podría consistir en recalcular de nuevo el encepado de acuerdo a la nueva geometría real existente. Habría que comprobar cuál es la carga máxima que actuaría sobre cada pilote.
En los cálculos teóricos iniciales se ha admitido que cada pilote recibiese una carga de 707 t (tope estructural de 40 kp/cm2 ). Si el nuevo cálculo resultara una carga ligeramente superior (por ejemplo, del orden del 10%) se podría admitir los pilotes como válidos.
Además del estudio de la carga en los pilotes, se debería analizar la nueva armadura que debería disponerse en el encepado en la zona del pilote desplazado (que necesitaría un cierto refuerzo de armadura).
- Realización de un nuevo pilote
Evidentemente, para solucionar la incidencia detectada otra posibilidad sería ejecutar un nuevo pilote en la posición teórica inicial y restablecer la geometría inicial del encepado.
Este pilote tendría la misma longitud que la del resto del encepado y su tope estructural sería asimismo idéntico. Desde el punto de vista geotécnico la capacidad portante del pilote sería idéntica a la teórica, ya que el pilote desplazado no formaría parte del encepado y, por tanto, no sería necesario considerar efecto grupo alguno.
Ensayos in situ de cimentaciones superficiales
La determinación in situ de la resistencia al corte del terreno puede hacerse mediante un ensayo de carga aplicado sobre una zapata rígida, construida sobre su superficie.
La teoría que ampara este ensayo es la que se usa para determinar la carga de hundimiento de las cimentaciones superficiales. En la práctica común se usa la denominada fórmula polinómica conocida también bajo el nombre de ecuación de Brinch-Hansen. Esa expresión se puede escribir de la siguiente forma:
Ph = c Nc sc ic + 1/2 γ B* Nγ sγ iγ
donde las variables tienen el siguiente significado:
Ph = presión vertical media que produce el hundimiento = V/ (B* L*)
c = cohesión
γ = peso específico
B* = ancho efectivo de la cimentación
L* = longitud efectiva de la cimentación
sc, sγ = coeficiente de forma del área de apoyo
ic, iγ = coeficiente de inclinación de la carga
Nc, Nγ = factores de capacidad de carga
V = fuerza vertical que provoca el hundimiento
Como puede verse, para un determinado suelo (γ, c, φ) y para una determinada dimensión del área de campo (que se supone cuadrada de lado B) existe una relación entre las cargas vertical (V) y horizontal (H) que producen el hundimiento de la cimentación.
Basándose en esta teoría se ve posible realizar un ensayo “in situ” aplicando unas fuerzas H, V que produzcan el hundimiento en una cimentación construida a estos efectos.
Los pasos que son necesarios para realizar el ensayo se ilustran de manera esquemática en la siguiente figura.
- Preparación de la superficie de ensayo.
- Anclajes para aplicar la carga vertical.
- Dados de hormigón armado.
- Medida de fuerzas y movimientos.
- Compresión con el anclaje vertical con una fuerza N.
- Empuje con gato horizontal con una fuerza H.
La fuerza H se va incrementando hasta alcanzar la plastificación del cimiento. Este valor de H de rotura se suele estimar en función de los desplazamientos medidos al aplicar la carga.
Como habitualmente quiero determinar c y φ necesito hacer dos ensayos para tener una par de parejas N, H que conduzca a la rotura del terreno.
Zapatas en la facies detrítica de Madrid
El facies Madrid, denominada geológicamente Arcosas de Madreíd, está formada por sedimentos de carácter detrítico denominándose tosco si el porcentaje de finos es mayor que el 60% o arena de miga si es menor del 25%. Generalmente, suele existir una alternancia de los distintos materiales (distinto porcentaje de finos), aunque exista un predominio de material de tipo tosquizo. Es importante aclarar que todos los materiales (tosco, tosco-arenoso, arena tosquiza y arena de miga) son de la misma naturaleza y tienen una compacidad parecida.
A la cota de cimentación prevista para las zapatas pueden producirse cuatro situaciones tipo distintas tal como se indica en la figura adjunta.
A continuación se indican las recomendaciones de cimentación para cada una de las posibles situaciones:
- Apoyo en terreno con carácter tosquizo (situaciones a y b).
Se deberá limpiar el fondo antes de colocar el hormigón de limpieza. Al tener el terreno un porcentaje apreciable de finos el espesor de material que pueda quedar removido por la maquinaria de la excavación será pequeño.
Es muy probable que la gran parte de las zapatas excavadas en esta situación estén en seco.
El agua que pueda existir en alguna de estas excavaciones procederá de alguna capa arenosa de un nivel superior o del agua que puede circular por las fisuras del tosco. En todo caso, el caudal irá disminuyendo con el paso del tiempo. Se recomienda realizar un pequeño pozo en una de las esquinas de la excavación y colocar en él una bomba para poder evacuar el agua. Esta medida suele ser suficiente para poder colocar el hormigón de limpieza en seco.
- Apoyo en terreno arenoso sin presencia de agua (situación c)
La capa del fondo de excavación estará removida por los dientes de la retroexcavadora. Si el fondo se encuentra alterado en superficie puede dar lugar a un cierto asiento de la cimentación. Para evitar este efecto, se recomienda limpiar el fondo de excavación retirando la arena removida y compactando el fondo con una “rana”. De esta manera se disminuiría la deformabilidad de la superficie de apoyo.
Si la arena estuviera muy suelta y fuera difícil de compactar se deberán profundizar la excavación hasta un nivel tosquizo rellenando la sobreexcavación con hormigón en masa.
- Apoyo en terreno arenoso con presencia de agua (situación d)
Las capas arenosas por las que transita el agua tienen un porcentaje de finos reducido ya que han sido “lavados” por la propia circulación de agua.
Esta capa de arena limpia estará bastante “suelta” debido a la presencia de agua por lo que no se recomienda apoyar sobre este terreno ya que la deformación del mismo será importante.
Se propone profundizar la excavación hasta un nivel tosquizo que, generalmente, se encontrará a una pequeña profundidad ya que el agua circula por el contacto entre una capa permeable (arenas limpias) y una capa impermeable (tosquiza). Como mínimo debería penetrar 20-25 cm en este tipo de terreno.
Acondicionamiento del apoyo de una zapata
En la mayoría de los Proyectos, aunque se indica una cota de apoyo de las cimentaciones superficiales, se suele incluir la recomendación de inspeccionar el fondo de las excavaciones. En esta entrada se incluyen algunas recomendaciones que suelen ser habituales para conseguir que el apoyo de la cimentación sea el adecuado.
Como se puede ver en la fotografía adjunta, en ocasiones existe agua en el fondo de la excavación (afluencia por las paredes de la excavación, agua de lluvia…)
En estos casos es necesario evacuar el agua y limpiar el fondo de la excavación antes de verter el hormigón de limpieza. Para ello se puede realizar en una esquina un pocete, como mínimo a 1 m por debajo del nivel previsto para el fondo de la excavación. Y se debe poner en funcionamiento la bomba para lograr evacuar el agua antes de proceder a la limpieza (que deberán realizarse en seco).
En ocasiones parte del área de apoyo de la zapata está constituida por material de pero calidad, alterado… En estos casos se recomienda proceder a realizar una sobreexcavación de esa zona para posteriormente ser rellenada con hormigón ciclópeo. A continuación se muestra un esquema de una situación real y la manera de resolverla.
