1ª JORNADA SOBRE INGENIERÍA DEL TERRENO …

1 1 JORNADA SOBRE INGENIER A DEL TERRENO PROBLEMAS GEOT CNICOS EN SUELOS METAESTABLES JA N, MARZO 2010 OBRAS REALES Y RECALCES EN ARCILLAS EXPANSIVAS Y SUELOS COLAPSABLES Jos Santos S nchez Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos OBRAS REALES Y RECALCES EN ARCILLAS EXPANSIVAS Y SUELOS COLAPSABLES El t tulo de la charla es Obras reales y recalces en arcillas expansivas y suelos colapsables , no obstante el recalce de obras de f brica se diferencia poco seg n el tipo de TERRENO que se encuentre bajo la cimentaci n. Como sabemos, las arcillas expansivas son aquellas que presentan cambios de volumen asociados con los cambios de humedad. Cuando la arcilla se humedece sufre una fuerte expansi n que produce da os considerables en estructuras, SOBRE todo en climas de intermitentes periodos de humedad.

2 Las cimentaciones que soportan cargas livianas y las vigas de cimentaci n suelen ser las m s afectadas por estos movimientos, mientras que para grandes cargas pr cticamente los efectos de la expansividad quedan anulados. Cuando la arcilla se encuentra a cierta distancia bajo la superficie no se expande y contrae tanto debido a la carga que soporta por el propio peso del TERRENO SOBRE la capa expansiva, no originando da os por levantamiento o asiento en la estructura. Salvo algunas peque as diferencias, vamos a tratar recalces con car cter general. Igualmente, vamos a distinguir dos tipos de estabilizaci n: -ESTABILIZACI N DE OBRAS DE F BRICA -ESTABILIZACI N DE OBRAS DE TIERRA 1. ESTABILIZACI N DE CIMENTACIONES DE OBRAS DE F BRICA La existencia de patolog as en una obra de f brica puede obedecer tanto a causas estructurales como a fallos de cimentaci n de la misma.

3 Nos ocuparemos exclusivamente de las debidas a la cimentaci n dado que las causas estructurales no forman parte de la ingenier a del TERRENO . El fallo de la cimentaci n de una obra de f brica puede obedecer a distintas causas: Tipo de cimentaci n inadecuado Cambios de humedad bajo la cimentaci n Variaci n de las cargas a lo largo de la vida de la obra Intervenciones en su proximidad que alteren el estado tensional del suelo (principalmente excavaciones) Deslizamientos de ladera Inundaciones y socavaciones Fisuras t picas de da os en viviendas Socavaci n Estas causas pueden originar distintos tipos de da os SOBRE las obras de f bricas, que van desde la aparici n de peque as fisuras que con el tiempo se estabilicen o bien puedan seguir progresando hasta llegar a provocar la ruina total de la estructura.

4 Para estabilizar una cimentaci n cuando ha sufrido una patolog a es necesario proceder al recalce de la misma. Para ello es necesaria la redacci n de un proyecto de reparaci n y recalce que permita que la obra vuelva a cumplir con coeficiente de seguridad el fin para el que fue dise ada. Previamente a la redacci n de un proyecto de recalce se requiere una serie de conocimientos Conocimiento de la estructura a rea y cargas que transmite a la cimentaci n Conocimiento de la cimentaci n de la obra Estratigraf a del TERRENO , par metros geot cnicos del mismo, variaciones del nivel fre tico y humedad a lo largo del tiempo, etc El conocimiento de la estructura y de la cimentaci n de la obra de f brica nos permitir poder interpretar las causas por las cuales se produce el fallo de la misma.

5 Es conveniente realizar un estudio de grietas y movimientos para poder determinar dichas causas, y si es posible instrumentar la obra (colocaci n de testigos, seguimiento topogr fico, extens metros, etc) para observar la evoluci n de la misma. Respecto a la cimentaci n, independientemente de que puedan existir planos de construcci n, conviene la realizaci n de catas en el TERRENO para confirmar la misma y observar el estado en que se encuentra, as como el TERRENO SOBRE el que se apoya. La realizaci n de catas es imprescindible SOBRE todo en obras hist rica, donde no existen datos de la cimentaci n. Para el conocimiento del TERRENO , ser necesaria la realizaci n de estudios geot cnicos, normalmente mediante la ejecuci n de sondeos y ensayos del TERRENO en laboratorio, as como la instrumentaci n de dichos sondeos con piez metros, inclin metros, etc, que nos permitan conocer tanto el perfil estratigr fico del TERRENO , sus par metros geot cnicos, la existencia de movimientos, y los cambios en el nivel fre tico.

6 Una vez obtenidos todos los datos, hay que decidir la necesidad o no de proceder al recalce de la cimentaci n y en caso afirmativo, elegir en cada caso la soluci n m s adecuada para cada obra. 2. ACTUACIONES EN LA CIMENTACI N Las soluciones para el recalce de la cimentaci n y que sta vuelva a cumplir la funci n para la que fue construida, se basan en dos tipolog as b sicamente: Actuaciones directas SOBRE la cimentaci n de la obra Actuaciones de mejora del TERRENO SOBRE el cual se apoya la cimentaci n, o actuaciones en el entorno de la obra que eviten el cambio de las condiciones de humedad del TERRENO , o modifiquen la forma de trabajar de la cimentaci n. ACTUACIONES DIRECTAS SOBRE LA CIMENTACI N DE LA OBRA Aunque las t cnicas pueden ser variadas, b sicamente se reducen a: Recalces por m todos tradicionales (vigas corridas, pozo bajo cimientos, etc) Recalce con micropilotes.

7 Jet grouting Recalces por m todos tradicionales Es una t cnica que b sicamente consiste en ampliar la superficie de la cimentaci n, y transmitir dichas cargas a algo m s de profundidad (logrando disminuir las cargas unitarias transmitidas al TERRENO ) a un TERRENO m s competente. Se realiza mediante la ejecuci n de bataches bajo la cimentaci n existente y el posterior hormigonado de los mismos procurando que el hormig n quede por encima de la uni n entre la f brica a recalzar y la nueva al objeto de evitar que se produzcan entre ambas juntas de retracci n Ejecuci n por bataches Este m todo puede presentar problemas de seguridad para el personal y para la obra a recalzar por hundimientos del TERRENO o de la f brica antigua, y pueden ser muy dif ciles de realizar en presencia de nivel fre tico.

8 Este m todo no es adecuado para terrenos expansivos dado que con l se alcanzan profundidades peque as y no se supera la capa activa expansiva con lo cual el recalce no es efectivo. MICROPILOTES Un micropilote es un elemento resistente de cimentaci n profunda de di metro inferior a 300 mm, perforados en el TERRENO y armados con tuber a de acero inyectado con lechada o mortero de cemento en una o varias fases. Existe una Gu a editada por el Ministerio de Fomento, Gu a para el proyecto y ejecuci n de micropilotes en obras de carretera , que recoge todos los aspectos de los mismos. No obstante, haremos sucintamente un breve recorrido SOBRE ejecuci n y c lculo EJECUCI N DE LOS MICROPILOTES: La ejecuci n de un micropilote comprende normalmente las siguientes operaciones: Perforaci n del taladro Colocaci n de la armadura Inyecci n del micropilote Conexi n con la estructura Secuencia t pica en la construcci n de un micropilote Perforaci n -A rotaci n: Consiste en provocar la rotura del TERRENO por la fricci n generada en la rotaci n del til de perforaci n.

9 Se utiliza en terrenos blandos, mediante el uso de barrenas helicoidales, trialetas o triconos -A rotopercusi n Consiste en la trituraci n de los materiales por fricci n y percusi n conjunta. Se pueden utilizar martillo en cabeza (el golpe se realiza desde el exterior mediante martillos percutores) o martillo de fondo (el golpe lo realiza el martillo puesto en la punta del varillaje de perforaci n accionado por aire comprimido). Se utiliza para terrenos de consistencia media y dura. Boca de perforaci n Martillo de fondo y tallantes -Sistemas autoperforantes Existe otro m todo de perforaci n que es utilizar la propia armadura del micropilote como varillaje de perforaci n, e inyectando posteriormente a trav s de los agujeros de barrido.

10 Este m todo no es muy recomendable puesto que no garantiza el recubrimiento de la armadura Introducci n de la armadura: Materiales Armadura de acero tubular: Consiste en un tubo de acero cuyo l mite el stico oscila entre 235 Mpa y 550 Mpa, y las medidas m s usuales son las indicadas en la siguiente tabla Es muy importante cuidar la conexi n entre armaduras dado que existen uniones que no garantizan la transmisi n d ela carga (uni n macho-hembra), siendo la m s recomendable la uni n macho-macho con manguito exterior. Uni n macho hembra Uni n macho -macho (reducci n 50% tope estructural) (no hay reducci n del tope estructural) Inyecci n del micropilote Existen distintos tipos de inyecci n: - IU: Son los ejecutados mediante una Inyecci n Global Unificada del taladro de la perforaci n, de una lechada o un mortero de cemento.