La importancia de entender las preguntas. Capacidad de cimentación en remontas.

La geotecnia aplicada tiene sus cosas, por ejemplo, a veces, la pregunta más sencilla tiene respuestas más bien complejas, si además la pregunta no se ha hecho bien o no se ha entendido, pues bueno..., la respuesta a una pregunta de éstas es de lo que trata este artículo.

Imaginemos que queremos hacer una remonta de dos plantas en un edificio en, por ejemplo, Barcelona. Nuestro edificio lo situamos en el llano de Barcelona en la zona interdeltas, donde el terreno superficial se caracteriza por la presencia de arcillas, limos y alguna costra, vamos, lo que viene a ser el famoso “tricicle de Barcelona”.

Como es lógico, si no se dispone de él, se pedirá el correspondiente estudio geotécnico, preguntándole al técnico correspondiente la capacidad del terreno para soportar los nuevos esfuerzos de cimentación, esa es la pregunta.

Antes de llegar dicho estudio geotécnico, hemos realizado las correspondientes verificaciones, ya sabéis, 4 plantas, cimentación corrida empotrada en el terreno 1,50 metros y de anchura 50-70 cm. En deffinitiva la cimentación está transmitiendo al terreno entre 1,50 y 2,00 Kg/cm2, lo dejamos en 1,75 kg/cm2. La remonta implicará un incremento de cargas del orden de 0,75 kg/cm2.
 

La ilusión es mucha, si el estudio geotécnico dice 2,5 kg/cm2 o algo así, no habrá que hacer, a efectos geotécnicos, refuerzo de cimentación alguno, si acaso, algún refuerzo estructural para soportar los nuevos esfuerzos estructurales sobre el elemento de cimentación.

Pasan los días y al final nos llega el estudio geotécnico, o sorpresa, las conclusiones dicen que la carga de hundimiento de una cimentación en nuestro terreno es 1, 37 kg/cm2, en definitiva, la cimentación actual no aguanta ni el nivel de cargas que está transmitiendo actualmente, o al menos lo hace con una factor de seguridad menor al recomendable.

Llegados a este punto como técnico responsable del diseño de la cimentación debo tomar una serie de decisiones, a cual más difícil. Podría llenar el sótano de micropilotes y dar trabajo a los del sector, que tanto lo necesitan.

O, salvo que exista algún aspecto especial, que a veces existen, centrarme en asegurar que la cimentación existente es estructuralmente capaz de soportar el nuevo estado de esfuerzos, diseñando posibles refuerzos en el caso que los estimara necesarios, así como resolviendo la transmisión de esfuerzos desde la nueva estructura a la cimentación existente.

En definitiva, finalmente mi conciencia de consultor me obliga a limitarme a  actuaciones y verificaciones meramente estructurales y no geotécnicas, ya que asumo que el terreno soportará, sin mayores problemas la nueva sobrecarga, en lo que sigue me explico, para goce y disfrute de los críticos existenciales a los cuales les dedico esta oración.

El diseño, a efectos geotécnicos, de una cimentación se basa en una doble verificación.

Por un lado debe verificarse que la cimentación transmite al terreno un esfuerzo inferior al que soportaría un mecanismo de rotura cuya superación implicaría deformaciones incontroladas, a éste le llamaremos carga de hundimiento, dada la importancia del tema, aplicaremos un factor de seguridad, que a la espera de novedades, ahora suele ser 3.

Por otro lado, debe verificarse que los asientos de la cimentación serán asumibles por la estructura, tanto a efectos de esfuerzos como de servicio.

Nuestra cimentación tiene una anchura de 50-70 cm. y empotramiento de 150 cm., la carga de hundimiento dependerá del mecanismo de rotura que consideremos. Aquí aparece un concepto la mar de simpático que nos obliga a hacer una doble verificación.


Asumiendo que el terreno del cual hablamos es bastante arcilloso, digamos que bastante saturada, debemos valorar dos posibles mecanismo de hundimiento.

Por un lado, un mecanismo de rotura que valore el hecho que la aplicación de cargas al terreno implica la aparición de presiones locales de agua que limitarán la posibilidad de aparición de mecanismos de fricción en el terreno, a esto le llamaremos mecanismo no drenado.


Por otro lado, un mecanismo que valore el desarrollo de fricción entre los “granos” que forman el terreno, a esto le llamaremos mecanismo drenado.

Cabe decir que el mecanismo no drenado, únicamente actúa en un inicio, ya que, cuando las presiones de agua se disipen, a medida que éste agua circule a través del propio suelo, entrarán en juego la componente de fricción y pasará a mandar el mecanismo drenado.

Bueno, volvamos a nuestra cimentación y veamos cuanto aguantaría cada uno de los mecanismos anteriores, para ello, aplicamos, por ejemplo, formulaciones como la siguiente:

Esta formulación y otras similares está basada en mecanismos de rotura parecidos a los de la figura siguiente, el cual, considerando un ángulo de rozamiento interno nulo y una cohesión no drenada, puede adaptarse a una situación no drenada.

Os dejo a vosotros los cálculos, pero utilizando los parámetros del terreno recomendados en el texto siguiente ( aquí está el texto) de Albert Ventayol y otros, llego a que un valor razonable de la carga de hundimiento para el mecanismo no drenado podría ser del orden de 2 kg/cm2 y de 6 a 10 kg/cm2 para mecanismo drenado

Respecto a los asientos, si limitamos éstos a 2cm, llegamos a que la tensión máxima a transmitir será entre 4 y 7 kg/cm2.

Tal y como se puede apreciar el aspecto más restrictivo es la limitación por rotura del mecanismo no drenado, por lo que para una cimentación nueva, ésta sería la limitación a aplicar y seguramente eso es lo que ha considerado el autor del estudio geotécnico, pero eso no era lo que le preguntábamos.

Recapitulemos y centrémonos en nuestro ejemplo.

Nuestro edificio, antes del inicio de la remonta, transmite al terreno una carga de 1,75 kg/cm2, la cual es inferior a la carga de hundimiento considerando un mecanismo de rotura no drenado, razón por la cual no se hundió cuando se construyó, momento en el cual pudo darse este tipo de rotura, pero que es un tema ya superado y olvidado, las presiones se fueron y ya no volverán.

Cabe decir que nuestro estudio apuntaba que esta carga límite era 1,36 Kg/cm2, pero bueno no hagamos sangre, el tema es agua pasada y siempre se podría decir que nuestros abuelos eran más valientes que nosotros.

Otra cosa es que las tensiones están ahí actuando contra el mecanismo drenado, el cual sí que está activo, lo que pasa es que no hay problemas ya que, éste (el mecanismo drenado) aguanta bastante más que lo que se está solicitando (1,75 frente a 6 o más kg/cm2).

Por otro lado tenemos las deformaciones, las cuales ya han pasado y parece que la estructura las ha soportado, así que no pensamos en ellas.

Ahora llega el momento de la verdad, nuestra remonta, a efectos prácticos, ésta supondrá un incremento de tensiones en el terreno al cual se opondrán los correspondientes mecanismos de rotura, en un principio será el mecanismo no drenado.

Tal y como vimos antes, la remonta implicará una recarga en la presión de cómo máximo 0,75 Kg/cm2. Este incremento de esfuerzo podemos decir que se hace rápidamente, por lo que se enfrentará al mecanismo resistente no drenado del terreno, es decir, aquel que el autor de nuestro estudio geotécnico consideró como valor máximo,. Como el incremento es inferior al 1,37 kg/cm2 podemos concluir que por ese lado no romperá.

Pero aun deben hacerse varias verificaciones añadidas.

Las tensiones anteriores no han desaparecido, de hecho éstas, al cabo de un tiempo se incrementan gracias a la nueva recarga, pasando a ser los 2,5kg/cm2 ( 1,75 + 0,75) correspondientes, tensión esta que debe compararse con la tensión máxima que acepta el mecanismo resistente drenado, la cual es mucho mayor, tal y como comento arriba. Es decir cumple y sobradamente.

También deberemos verificar que los nuevos asientos son admisibles por la estructura. Para la nueva recarga, estimamos estos asientos en menos de medio centímetro, tal vez sean más o menos, pero parece bastante claro que éstos asientos serán inferiores a los que hubo en la fase de construcción del edificio, ya que la carga que transmitimos al terreno ahora es menor.

En definitiva, lo dicho, que hagan la remonta, refuercen estructuralmente el cimiento, si se estima necesario y en otra ocasión intenten hacer mejor las preguntas al técnico adecuado.

Os dejo un artículo de geojuanjo, éste sobre el empotramiento de los muros pantalla.

Habemus empotramiento en muro pantalla

 

 

Quedo a la espera de vuestros comentarios

Gracias por vuestro tiempo.
juanjo