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Recomendaciones constructivas en zapatas
A continuación se indican algunas recomendaciones para el proyecto y la construcción de las cimentaciones superficiales.
- Conviene que el material del fondo de las excavaciones de las zapatas quede expuesto el menor tiempo posible.
- Debe efectuarse un seguimiento de la excavación para confirmar que las condiciones del terreno a la cota de cimentación se corresponden con lo previsto a partir de las investigaciones realizadas. En caso contrario, se realizarían las adaptaciones necesarias.
- Debe lograrse un apoyo homogéneo. Es especialmente importante prestar atención a las zonas de esquina por si las condiciones fuesen algo más desfavorables en algún punto.
- Si en una zona localizada al nivel de apoyo se observa que la roca presenta un grado de meteorización mayor, se procedería a sobreexcavar y rellenar con hormigón en masa hasta garantizar unas condiciones homogéneas.
- En aquellas zonas en las que al nivel de apoyo puedan aparecer alternando rocas sanas y rocas alteradas, se procederá a efectuar un saneo de los niveles alterados, al menos, hasta un metro de profundidad y se rellenará esta sobreexcavación con hormigón en masa.
- Donde la excavación pueda dejar un cierto espesor de material suelto se debe proceder a la limpieza del mismo.
- En caso de existir agua se deberá deprimir el nivel mediante bombeo para poder garantizar una correcta limpieza del fondo.
- Las cimentaciones se disponen a media ladera, por lo que se deberá garantizar un resguardo mínimo del orden de la mitad del ancho de la zapata. Debe también garantizarse que, al menos, 2 m de ese resguardo corresponda un material de calidad similar a la del nivel de apoyo.
- En aquellas zonas en las que el resguardo pueda resultar escaso o donde localmente las condiciones de apoyo resulten algo más desfavorables, se podrían disponer pasadores (perforaciones en las que se introduce un redondo y se rellena de lechada) como alternativa a la sobreexcavación y relleno con hormigón en masa.
Resitencia por punta de un pilote en presencia de una capa arcillosa
La presencia de una capa de arcilla blando bajo la punta de un pilote disminuye la resistencia por punta a considerar en el diseño de un pilote. En la ROM 0.5-05 se propone una expresión que permite estimar esta reducción de la capacidad portante.
A continuación se muestra cómo se deduce dicha expresión y qué hipótesis y simplificaciones hay que hacer…
Con esta explicación os animo a intentar conocer el origen de las fórmulas que empleamos. Es necesario conocer en qué se basan, simplificaciones adoptadas…
Muros de mampostería
El proyecto de estos muros es similar al de cualquier otro muro en lo que atañe a la estabilidad global, al cálculo de empujes y a la verificación de la seguridad de la cimentación. Pero requieren un cálculo específico en cuanto a la capacidad estructural de la mampostería.
En varias secciones, a distinta altura del muro, pueden calcularse los esfuerzos (compresión, axil y cortante) como en cualquier estructura y verificar que las tensiones normales y de corte, en cualquier sección horizontal son compatibles con la resistencia de los mampuestos.
Las tensiones pueden evaluarse suponiendo un reparto uniforme en la zona cobaricéntrica con la resultante.
Salvo información específica, se recomienda que las compresiones no superen el valor de 2 MPa y que la tensión de corte no supere en ningún plano horizontal ni el 60% de la compresión normal ni el valor de 0,5 MPa. De otra forma se requeriría una imbricación muy cuidada y una selección, también muy cuidadosa, de la calidad de los mampuestos.
En aquellos casos en los que sea preciso aumentar las tensiones indicadas se puede recurrir a recibir los mampuestos con morteros de arena y cemento (también con hormigón de árido pequeño). Con esta técnica las compresiones podrían aumentarse hasta el doble del valor citado, esto es hasta 4 MPa aunque las tensiones de corte no deben superar los valores indicados antes, esto es, ni el 60% de la compresión normal ni el valor de 0,5 MPa.
Célula Osterberg
Uno de los procedimientos para estimar la carga de hundimiento de un pilote es mediante la célula Osterberg que ha desarrollado la empresa Loadtest.
¿En que consiste la célula Osterberg?
Está constituida por dos platos metálicos paralelos entre los cuales se colocan una serie de gatos, cuyo número y capacidad depende de la carga que se quiera aplicar al pilote. Los gatos aplican su carga a través de un circuito hidráulico. Al ser aplicada la carga el pilote comienza a solicitarse en dos direcciones. Hacia arriba evalúa la resistencia por fuste y hacia abajo la resistencia por punta y la zona del tramo de fuste existente entre célula y punta. Se puede registrar de manera separada ambas resistencias.
En cada ensayo se debe establecer la posición de la célula. Inicialmente, podría pensarse en colocar cerca de la punta para diferencia claramente la resistencia por fuste y punta. Pero si la resistencia por punta fuera muy pequeña podría suceder que se agotara el recorrido de la célula sin haber agotado el fuste. Por ello es necesario realizar un estudio de la ubicación para cada ensayo. Pero además, es recomendable disponer un único tramo de tubo tremie entre la célula y la punta. Y esto limitará a un máximo de 10 m la ubicación por encima de la punta.
Los pilotes ensayados se pueden volver a emplear si más que inyectar con lechada de la zona de la célula.
El ensayo se detiene cuando se agota la carga de la célula o la resistencia del terreno (de la zona inferior o de la zona superior).
¿Qué se obtiene en el ensayo?
En el siguiente gráfico se muestra de manera esquemática la posible distribución de resistencias desarrolladas durante el ensayo.
- En abcisas se ha representado la carga aplicada en la célula, en cada una de las dos direcciones (hacia arriba y hacia abajo).
- En la parte superior se ha representado la resistencia por fuste movilizada. La carga inicial indicada correspondería al peso del pilote.
- En la parte inferior de la figura se ha representado la variación de la resistencia por punta movilizada en función de la carga aplicada en la célula.
Se han incluido dos rectas. Una de ellas corresponde a la hipótesis de que el tramo inferior del fuste no contribuya a resistir la carga aplicada con la célula (= 0) y toda la reacción se produzca por la punta. La otra línea correspondería a la situación en la cual se movilizase la resistencia por fuste teórica en el tramo inferior del pilote. Realmente lo más probable es que la situación sea intermedia entre las dos citadas: la punta comenzará a contribuir (conjuntamente con el fuste) desde el primer momento.
En el ensayo, en realidad, se obtendrá un gráfico en el que se represente en abcisas la carga aplicada y en ordenadas los desplazamientos de la zona superior del pilote y de la zona inferior. Y a partir de la deformación se puede obtener la resistencia unitaria.
Esto sólo ha sido un pequeño apunte para que concozcáis este modo de obtener la carga de hundimiento de un pilote, o al menos, un límite inferiro de la resistencia del terreno. Para más detalles ver http://www.loadtest.com/services_int/ocelltechnology.htm
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.
Rellenos para apoyo de losas
En ocasiones para mejorar la cimentación de una losa es necesario realizar una sustitución del terreno para mejorar las propiedades del cimiento y para homogeneizar el mismo. Por ejemplo, el apoyo de una losa. A continuación se indican algunas recomendaciones sobre cómo realizar esta sustitución.
En caso de existir un nivel freático, se recomienda que el saneo no profundice por debajo del mismo ya que sería complicado posteriormente poder compactar adecuadamente el terreno bajo el agua.
Una vez efectuado el saneo previsto, se debería asegurar que el fondo presenta una compacidad adecuada para poder compactar bien el terreno superior. Para ello se puede colocar una primera capa de rechazo de cantera (tamaños máximos de 20-25 cm y sin finos (sin tamaños inferiores a 20 mm). De esta manera se densificaría el fondo y se aumentaría su compacidad.
Si no se dispusiera de este material al menos se debería recompactar el fondo de la excavación de saneo (un mínimo de 4 pasadas dobles con un rodillo pesado (>10 t). Además, sería conveniente que la primera tongada tuviera un espesor menor.
El material de relleno será colocado y compactado en sucesivas tongadas de no más de 30 cm de altura hasta alcanzar la cota final prevista. Se optimizará el contenido de humedad y se alcanzarán densidades secas iguales o superiores al 97% de la correspondiente al ensayo Proctor Modificado
¿Qué material se emplea para el relleno?
El material debería cumplir las especificaciones de suelo seleccionado (tamaño máximo de 80 mm y un porcentaje de finos inferior al 25%). Si el porcentaje de finos fuera menor (del orden del 15%) se facilitaría la labor de compactación. No interesaría porcentajes de finos inferiores al 5% ya que al tener poca “cohesión” el material podría presentar dificultades de compactación.
Materiales yesíferos
Al resolver la tarea de suelos expansivos, algunos de vosotros incluiáis referecnias a yesos. Os dejo a continuación algunos comentarios sobre la utilización de yesos en las obras civiles. En conreto me voy a referir a la realización de terraplenes de carretera con este tipo de materiales.
En España contamos con varias experienciss históricas como son las autovía Zaragoza-Alfajarín, la zona de Tembleuqe y la autopista Burgos-Malzaga. Más recientemente se han empleado en la Ronda Sur de Zaragoza y en la Radial 4.
Entonces, ¿los yesos se pueden utilizar en los rellenos y se comportan bien? Repsuestas sí y sí. Pero para ello hay que tomar una serie de precuaciones_;
- Los materiales yesíferos deben quedar al menos 1,5 m por debajo de la rasante. en esa zona no pueden existir yesos.
- El relleno de yesos debe quedar encapsulado. Para realizar este encapsulado se puede admitir hasta un 35% de yesos.
- Los taludes laterales se protegerían con al menos 0,5 m de tierra vegetal.
- Se deberan tomar todas las precauciones necesarias para evitar la infiltración de agua.
En resumen, los yesos los podemos utilizar en los resllenos siempre que cuidemos el diseño y la ejecución.
¿Por qué este blog?
En este blog iré compartiendo información geotécnica de temas que puedan resultar de interés para los alumnos de los distintos cursos que imparto.
Por una parte facilitaré información, comentarios, referencias que permitan al alumno completar la información recibida en clase sobre alguno de los temas tratados.
Y por otra parte intentaré relacionar los conceptos teóricos explicados con casos reales en los que se haya podido aplicar dichos conocimientos.
