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COEFICIENTE DE BALASTO EN PASOS INFERIORES
Las cargas o tensiones medias transmitidas bajo estos pasos inferiores que corresponden a un marco cerrado son menores que las del terraplén en el que quedan integradas.
Para el cálculo de estas estructuras el único parámetro relevante, a los efectos de realizar el cálculo de la estructura, es el coeficiente de balasto vertical. Realmente este coeficiente, que corresponde a la relación entre la presión y el asiento.
El módulo de balasto, por tanto, no constituye una propiedad geotécnica del terreno, sino que es un artificio de cálculo (que facilita el empleo de los programas de cálculo de estructuras). Por ello, su utilización y los valores asignados al mismo deben tener en cuenta diversos aspectos adicionales (dimensiones del área cargada, estratigrafía del terreno, etc..).
Por otro lado, cuando se estiman los asientos bajo la estructura, no se consideran los inducidos por el incremento de tensiones producido por las tierras adosadas. También hay que tener en cuenta que una parte de los asientos se debe al acortamiento producido en niveles profundos que no producirán asientos diferenciales al nivel de apoyo de la estructura y, por tanto, no inducirán esfuerzos en la losa.
En cualquier caso, este modo de estimar los esfuerzos en la losa inferior está ampliamente difundido en el cálculo de este tipo de estructuras.
El procedimiento empleado para obtener el módulo de balasto se basa en caracterizar los niveles de apoyo suponiendo un modelo elástico lineal (E, módulo de elasticidad y coeficiente de Poisson, ν) y estimar los asientos. Existen diversas fórmulas analíticas para estimar el valor del asiento. Ente otras, la siguiente:
Kv = p/s = (E·b) / [(1-ν2)·(B·L)0,5 ]
donde:
p = presión aplicada
s = asiento de la cimentación
B = ancho de la losa
L = longitud de la losa
b = 1,07 coeficiente de forma para L=B, Davis&Poulos (1973)
E = módulo de elasticidad del terreno
ν = coeficiente de Poisson
Los niveles superficiales del terreno tendrán un módulo relativamente bajo. No obstante, en general, la profundidad de apoyo de la losa es del orden de 1.0-1.5 m, si bien esta profundidad varía en cada caso particular.
Para tener un cierto orden de magnitud del valor del módulo de balasto se supondrá un módulo de deformación de unos 500 kp/cm2. El valor del módulo de Poisson que se considera es de 0.3, el ancho de la losa de 10 m y el espaciamiento entre juntas también de 10 m. Con estos valores resulta el siguiente módulo de balasto:
Kv = p/s = (E·b) / [(1-ν2)·(B·L)0,5 ]= 600 t/m3
El valor de referencia que se supondrá como módulo de balasto para la comprobación de las losas de apoyo de los marcos será de 500 t/m3. Valores de módulos de balasto inferiores al indicado no conllevan un incremento de esfuerzos significativos.
En cada marco se analizaran las condiciones específicas de apoyo y se recomendarán las medidas necesarias para garantizar un apoyo homogéneo sobre un nivel de compacidad media. Para lo cual se propondrán, cuando se considere necesario, sustituciones, recolocaciones, etc. De este modo, se evitan reacciones puntuales y se mejoran las condiciones de apoyo en las zonas donde los niveles superficiales resulten de compacidad baja.
Cimentación de las torres de la Ciudad Deportiva
En los últimos días se ha conocido la noticia de la futura construcción de una quinta torre en la antigua Ciudad Deportiva del Real Madrid. Actualmente, existen cuatro torres que son conocidas con el nombre de Torre Bankia, Torre PwC (antigua torre Sacyr-Vallermoso), Torre de Cristal y Torre Espacio
Con este motivo me ha parecido interesante repasar la tipología de cimentación de las torres ya construidas.
En primer lugar es necesario conocer el terreno natural existente en el área de apoyo. Para ello se dispone de la información de los sondeos que se perforaron hasta alcanzar, en algunos casos, los 60 m de profundidad. El resultado fue que desde la superficie hasta 15-25 m se detectaban arenas tosquizas y a partir de dicha cota se calificaba el terreno como de tosco arenoso.
Antes de realizar los sondeos se podía esperar esta estratigrafía puesto que la misma es bien conocida y está publicada en numerosas publicaciones (ver, por ejemplo, el libro Sintésis Geotécnica de los suelos de Madrid y su Alfoz de Vebtura Escario). En realidad, la arena de miga y el tosco (cuya denominación geológica sería arcosas) pertenecen a la facies detrítica constituida por sedimentos detríticos inmaduros provenientes de la erosión de la Sierra de Guadarrama. Son de la época miocena. Y la diferencia entre una denominación (arena tosquiza) u otra (tosco arenoso) se encuentra en el porcentaje de finos. Normalmente en esta zona de transición entre la arena de miga y el tosco suele presentarse en alternancia de capas de orden métrico de niveles más arenosos con otros más arcillosos.
En Madrid es habitual realizar la cimentación de los edificios en esta zona mediante cimentaciones directas diseñadas con una tensión admisible de 3-4 kp/cm2.
Pero en este caso estamos estudiando edificios de unas 50 plantas de altura (varían entre las 45 plantas de la Torre de Cristal y las 53 de la Torre espacio) que podrían transmitir al terreno tensiones media superiores a 5 kp/cm2. Las Torres Espacio, de Vristal y PwC se diseñaron con un núcleo central de escaleras y ascensores mientras que la Torre Bankia fue realizada con dos núcleos. En dichos núcleos se transmiten al cimiento la mayor parte de las cargas de las torres.
Inicialmente se estudió la posibilidad de realizar una cimentación profunda mediante pilotes. Pero se comprobó que el canto de la losa de encepado que uniría la cabeza de los pilotes sería del mismo orden de magnitud que el de una losa de cimentación. Evidentemente, los asientos mediante la losa resultarían mayores que los de la solución mediante pilotes. Pero el valor estimado del asiento de la losa fue de unos 5 cm, valor que se consideraba admisible. Es importante aclarar que en el caso de las losas no tiene significado el hablar de tensión admisible como en las zapatas.
Por este motivo, en tres de las cuatro torres (Espacio, PwC y Bankia) se adoptó una cimentación mediante losa. En las dos primeras (Espacio y PwC) se adoptó una losa de hormigón armado y postesado según las dos direcciones principales de 4 m de canto. El postesado ayudaba a reducir el volumen y el acero de la losa y, además, se aseguraba una mejor durabilidad. En la Torre Bankia se planteó realizar una losa de cimentación diferente para cada losa pero para evitar posibles asientos diferenciales ente ellas se optó por realizar un única losa conjunta de 5 m de espesor. En todos los casos el área de la losa es superior a la huella de la torre. Debido al gran canto de la losa el hormigonado se hizo en dos fases (cada una de ellas de 2-2,5 m).
¿Y cómo se hizo la cimentación de la torre de Cristal? En este caso si se diseñó una cimentación profunda mediante pantallas de 20 m de longitud y 120 cm de espesor situadas bajo el núcleo central y bajo los pilares. Además, se ejecutó una losa superficial de 150 cm que trabaja de manera conjunta con las pantallas.
