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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.
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.
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.
