Patología de la edificación/Cimentaciones/Superficiales/Inspección y control

INTRODUCCIÓN

Las causas que originan problemas en la cimentación, como se ha visto en el apartado anterior, son muy variadas, por lo que una correcta inspección de un edificio debe proporcionarnos la suficiente información para poder justificar que las causas de las lesiones apreciadas proceden de problemas en la cimentación.

Un problema en la cimentación lleva consigo una serie de daños en el edificio: grietas, fisuras, desplomes, inclinaciones...los cuales deberemos estudiar como fase inicial de la inspección, así como recopilar la máxima información posible sobre el inmueble. Una vez conocidas con detalle las lesiones existentes y dispuestos los mecanismos para su medición y evolución en el tiempo, puede establecerse si las causas de las lesiones provienen de problemas en la cimentación. Para su comprobación deberá realizarse el reconocimiento de la cimentación y el estudio del suelo.

A continuación se desarrollarán las técnicas y herramientas para llevar a cabo una correcta inspección, tanto en obra, en laboratorio como en oficina técnica.

EN OBRA

RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN

En las primeras fases del estudio se deberá obtener toda la información posible acerca del inmueble que sufra la patología:

• Las descripciones y testimonios de personas, usuarios o conocedores del edificio, que nos ayuden a estimar la fecha de aparición de los daños y si se encuentran en proceso evolutivo o estabilizado.

• Conocer las modificaciones que haya sufrido el entorno inmediato del edificio ( excavaciones, recrecido o repavimentado de calles, introducción de redes de saneamiento, etc...), teniendo especial importancia las edificaciones que hayan estado adosadas a la que se quiere rehabilitar.

• Investigar posibles modificaciones del nivel freático, como consecuencia de bombeo de pozos, supresión de actividades agrícolas, construcción de embalses, etc...

• Siempre que sea posible se debe conseguir el proyecto original del edificio y todas las referencias históricas que puedan darnos alguna pista sobre usos anteriores, reparaciones, incendios, modificaciones estructurales o arquitectónicas, daños por terremoto o inundaciones.

• Es importante conocer si existieron edificaciones anteriores que se demolieron para construir las existentes y las causas que llevaron a la ruina de aquellos.

INVENTARIO Y CONTROL DE DAÑOS

Medición de grietas y fisuras

Las grietas y fisuras son las primeras manifestaciones de los asientos. Debemos realizar una inspección de la grieta describiendo tantas grietas como se encuentren y realizando fotos de las mismas para su estudio y consulta en la oficina técnica. Además será conveniente la representación de las mismas en planta o alzados definiendo los huecos de ventanas y puertas, ya que son las zonas más débiles y donde se acumulan las tensiones. Dentro de los métodos de control de las grietas más usuales podemos citar:

• Testigos de yeso

Nos dan una idea de si las grietas o fisuras siguen sufriendo movimientos, pero sólo a nivel cualitativo. El método consiste en tapar con yeso una parte de la grieta por ambos lados, siendo las dimensiones aproximadas del testigo 12 x 6 x 0,6 cm. Es muy importante colocar el yeso sobre la “obra viva” (nunca sobre algún tipo de revestimiento, sea pintura, enlucido o revoco) y anotar en él la fecha en que ha sido colocado. De haberse producido la rotura del testigo se anotará la fecha en que se produjo la inspección y se procederá a colocar otro en su proximidad. De esta manera se podrá tener una idea sobre la velocidad con que se produce la deformación.

Ventajas

El sistema de colocación es simple

Permiten que personas no especialistas tengan una idea clara de la evolución sufrida por el edificio.

Una fotografía de los testigos es un documento de importancia para la redacción de un informe.

Inconvenientes

El número de testigos no significativos es muy importante, en torno al 30-40%.

No se les puede utilizar en el exterior, ya que se entumecen

Determinar si un testigo está fisurado o no es muy subjetivo

• Testigos de vidrio

Se utilizan cuando aparecen grietas en el exterior, sustituyendo a los testigos de yeso. Los testigos de vidrio consisten en un trozo de este material, de dimensiones aproximadas de 7×3×0'1cm, que se pega con adhesivo adecuado (resina) a los lados de la grieta. Son más sensibles a los movimientos que los testigos de yeso, lo que permite detectar movimientos a menos escala. Suelen dar más fallos que los testigos de yeso.

• Fisurómetros (manuales)

Archivo:Fisurometro copia.jpg

Fisurómetro

Son instrumentos que permiten medir tanto los movimientos padecidos por una fisura (fisurómetros de regleta), como el espesor de una fisura (cuentahílos).

• Fisurómetro de regleta: Regla de plástico compuesta por dos piezas que se sujetan cada una de ellas a uno de los dos lados de la fisura y que lleva incorporada una escala graduada que permite llevar un seguimiento de su evolución, con una precisión de 0,5 mm.
• Cuentahílos: Instrumento que permite medir el grueso de la fisura con una precisión que puede llegar a ser de 0,1 mm. Posee una o dos lentes de aumento y una escala graduada impresa en un cristal. La medición se lleva a cabo sobreponiendo el cuentahílos en la fisura.

Para evaluar el comportamiento de la grieta en obra, si no se dispone de los elementos anteriores, se realiza un fisurómetro empotrando clavos a los dos lados de la fisura y midiendo la distancia entre los elementos con un calibre convencional.

Ventajas

Poco costoso

No tiene que quedar permanentemente en la obra.

Inconvenientes

Hay que emplear un tipo de referencia que no pueda desplazarse y que tenga un lugar determinado sobre el que efectuar la medida. Una de las soluciones sería realizar una muesca en los clavos.

Ver Fisurómetro en el Glosario

• Comparadores mecánicos (flexímetros y defórmetros)

Archivo:Deformetro copia.jpg

Defórmetro

Se utilizan para un control óptimo de las grietas. Consiste en una pieza metálica extensible que posee un comparador en la parte central que capta las variaciones de longitud. La medición se realiza instalando dos tetones fijados permanentemente a uno y otro lado de la grieta y colocando los extremos del defórmetro sobre ellos. Se obtiene información sobre el aumento o disminución de la distancia que los separa. Para realizar la medición de los elementos en un plano, es necesario tomar lecturas entre tres puntos que formen un triángulo sobrepuesto a la fisura.

Ventajas

Sólo es necesario un operario durante su instalación.

Con las lecturas efectuadas periódicamente puede hacerse una gráfica tiempo-incremento de las deformaciones.

Es posible averiguar la incidencia de la temperatura sobre la dimensión de la grieta, para ello se toma la temperatura ambiente en el momento de la lectura y se descarta esta variable dentro de los incrementos totales medidos.

Inconvenientes

Elevado coste y el consiguiente riesgo de que desaparezca terminada la observación.

Al sobresalir del muro es fácil que se les golpee y se pierda la información acumulada.

Su extrema sensibilidad a los cambios térmicos.

No deja un registro de la evolución de las lesiones, por lo que es menos asequible a jueces y notarios.

Las grietas de tabiquería que alcancen velocidades de 2mm por mes se consideran problemas graves, mientras que el problema no es muy importante para velocidades de 1mm por año.

Medición de asientos

• Las realizadas por un topógrafo experto, alcanzando una precisión de 0,5 mm.

Archivo:Topografo.jpg

Topógrafo

Precauciones a adoptar:

- Emplear aparatos autonivelarles

- Disponer referencias inamovibles en los pilares o elementos verticales.

• Niveles de precisión

Para la estimación de los asientos diferenciales, de flechas de gran magnitud se emplean niveles ópticos convencionales provistos de un micrómetro que aumenta su precisión, llegando a apreciar 0,1 mm. El nivel debe utilizarse siempre desde unos puntos de referencia fijos.

Archivo:Micrometro copia.jpg

Micrómetro

Los asientos del orden de 1mm por mes entrañan riesgos para cualquier edificación, mientras que los de 1mm por año no exigen una evaluación inmediata. La tolerancia de estas medidas es mayor en mamposterías que en fábricas de ladrillo.

Medición de distorsiones de pórticos

La medición se realiza mediante la instalación de pernos metálicos empotrados en la estructura, como bases para la medida con cinta extensiométrica obteniéndose una precisión de 1mm.

• Extensiómetros de hilo.

Para medir el movimiento horizontal relativo de estructuras verticales. El instrumento consta de un alambre que se mantiene en tensión debido a un peso y a un transductor eléctrico conectado al sistema de recogida de datos. Al producirse un movimiento se genera un potencial eléctrico que es enviado al sistema de lectura y transformado en mm. de desplazamiento. Estos sistemas son fiables y su instalación es fácil gracias a su flexibilidad.

• Péndulo directo

Para medir los movimientos horizontales absolutos de las estructuras verticales. En la parte superior de la estructura se cuelga el cable del péndulo, mientras que en la parte inferior una regleta mide las dos componentes de desplazamiento del cable.

Archivo:Pendulos copia.jpg

Péndulo

Control de giros y desplomes

• Métodos ópticos

Plomadas ópticas

• Métodos mecánicos

Taquímetros para ángulos

Clinómetros para niveles

Archivo:Taquimetro copia.jpg

Taquímetro

Control de las condiciones ambientales

Las condiciones ambientales influyen tanto en el comportamiento de deformación de la estructura como en algunos de los instrumentos de precisión anteriormente desarrollados, por ello se debe tener un control de: la temperatura, niveles de radiación, humedad relativa, dirección y velocidad del viento.

INSPECCIÓN FUNCIONAL DE LA ESTRUCTURA

Tras haber realizado varias inspecciones, recopilado información del historial del edificio y el levantamiento del estado de las fisuras de la estructura; se peden realizar una serie de pruebas que podemos clasificar:

Pruebas no destructivas

Conseguimos datos rápidamente y sin dañar el elemento de estudio:

• Medidas sónicas

Basada en la emisión de ondas de sonido o ultrasonido a un punto de la estructura mediante un sistema de percusión y un transductor electrodinámico conectado a la vez a un aparato receptor.

Con este ensayo estudiamos el tiempo que el impulso tarda en atravesar la sección del material existente entre el generador y el receptor. Los ultrasonidos son válidos para estructuras continuas, ya que para estructuras heterogéneas es necesario utilizar ondas de sonido.

• Termografía sónica

Con esta técnica obtenemos la distribución de velocidad del sonido en una sección plana de la estructura analizada. Se basa en la lectura del tiempo empleado por los impulsos sónicos en atravesar la sección en varias direcciones. Válido tanto en estructuras continuas como heterogéneas.

• Búsqueda con radar

Destinado al estudio de las características estructurales de las paredes. Esta técnica utiliza ondas electromagnéticas de alta frecuencia emitidas por una antena, las cuales vuelven reflejadas de la superficie de contacto entre materiales de diferentes constantes dieléctricas y son recibidas por una antena y transformadas en señales eléctricas. El resultado se puede imprimir.

• Análisis termográfico

Analiza la radiación emitida por una estructura gracias a aparatos sensibles a los rayos infrarrojos, transformándola en señales eléctricas que a su vez se transformarán en imágenes de diferentes tonalidades de color.

Es utilizada para detectar anomalías en los elementos estructurales cubiertos con revoques, de los cuales es muy difícil extraer muestras.

Pruebas destructivas

Las pruebas no destructivas aunque son rápidas, no son suficientes para determinar los parámetros necesarios para la evaluación de las condiciones estáticas de una estructura, por lo que habrán de realizarse pruebas de carácter destructivo, es decir que requieren alguna intervención sobre la estructura de la cimentación.

• Reconocimiento con sonda de televisión

Para conocer las características estructurales de los diferentes tipos de paredes del edificio es necesario realizar una perforación de pequeño diámetro y recoger unas muestras de los puntos más representativos de la estructura portante. Estas muestras son sometidas a las pruebas de laboratorio que hagan falta para identificar las características físico- químicas de los materiales.

• Técnica de los gatos planos

Nos permite obtener parámetros de deformabilidad y de resistencia, mediante el análisis de los siguientes parámetros:

- medida del estado de solicitaciones

- determinación de las características de deformabilidad

- evaluación de las características de resistencia a compresión.

• Prueba delatométrica

Prueba menos fiable que la de los gatos planos pero permite comparar los módulos de elasticidad exterior e interior de un muro.

Archivo:Dilatometrica copia.jpg

Prueba Dilatométrica

INSPECCIÓN DEL SUBSUELO DEL EDIFICIO

Inspección de la red de albañales

Teniendo en cuenta que una de las causas más frecuentes de aparición de asientos en edificios antiguos proviene de la incorporación de agua a suelos limosos al deteriorarse la instalación de evacuación de aguas residuales y lluvias, será necesaria la inspección de posibles fugas actuales o sucedidas con anterioridad, tanto en el edificio como en su entorno.

Se realizará:

• Directamente, levantando gran superficie de pavimento de la planta baja
• A través del control de las pérdidas que acusa la instalación en su recorrido

Inspección de la cimentación

Se realizarán pozos para poder inspeccionar la cimentación y conocer dimensiones, canto y estado de conservación. Según el material con el que se haya llevado a cabo la cimentación podremos usar unos métodos de inspección u otros.

A continuación se desarrollará el proceso a seguir en la inspección, según sea cimentación superficial o profunda:

• Cimentación superficial

Se deberán realizar pozos tangentes a los cimientos hasta alcanzar el plano de la cimentación, lo cual permite además inspeccionar el terreno que sirve de firme. Se debe tener cuidado en laderas y terrenos deslizantes y expansivos, ya que la excavación disminuye la capacidad portante del terreno de cimentación pudiéndose producir movimientos horizontales combinados con los asientos.

• Cimentación por pilotes

En este caso el pozo deberá dejar al descubierto el encepado y la cabeza de los pilotes que vamos a inspeccionar. Se comprobará la calidad de los materiales, las dimensiones y la posible existencia de fisuras en el encuentro de los pilotes y el encepado, lo cual nos daría señal de que se han producido esfuerzos de flexión sobre los pilotes.

Para poder comprobar la calidad de la ejecución de los pilotes, es conveniente, aunque costoso, realizar el sondeo de alguno de los pilotes, obteniendo un testigo continuo de hormigón que se puede inspeccionar y así saber si el fallo proviene de la propia cimentación o no.

Inspección geotécnica del suelo de la cimentación

Tras haber llegado a la conclusión de que el fallo no proviene de la propia cimentación, o que podría provenir además del suelo de cimentación, deberá realizarse una inspección del mismo.En principio la inspección ofrece pocas variantes respecto a la forma de hacerlo cuando estamos en la fase de proyecto.

MÉTODOS DE INSPECCIÓN DEL TERRENO

• Catas o pozos

Excavaciones de formas diversas, que permiten una observación directa del terreno, así como la toma de muestras y eventualmente ensayos in situ, con una dimensión mínima de 75 cm. y una profundidad máxima recomendada de 10 m. La cata debe entibarse y protegerse contra la inundación.

Al final se rellenan y apisonan por tongadas con el fin de devolver al terreno la compacidad inicial.

• Sondeos

Son perforaciones en el terreno con el fin de extraer muestras alteradas o inalteradas del mismo. El diámetro mínimo del tubo de sondeo suele ser de 75 mm. y las profundidades a alcanzar van de los 10 m. en los manuales a cientos de metros en los mecánicos.

Los sondeos permiten:

• Conocimiento de la estratigrafía del terreno
• Los orificios del tubo permiten la realización de ensayos in situ
• Determinar el nivel freático

Tipos:

• Sondeos manuales: Se realizan con barrena de gusanillo o cucharas de tipos diversos. Las muestras extraídas son de naturaleza alterada, y por tanto válidas para la identificación y determinación de la humedad natural. No son utilizables en terrenos granulares flojos, que pueden fluir al extraer el equipo, ni cuando existan gravas de tamaño superior a la mitad del diámetro de la cuchara.
• Sondeos mecánicos: Son perforaciones realizadas a presión ( suelos blandos), percusión (gravas, materiales cementados) o rotación ( rocas, suelos duros), con diámetros habituales entre 65 y 140 mm, que sirven para la extracción y reconocimiento del terreno, y para la realización de ciertos ensayos in situ.

Es probable que existan sondeos anteriores, realizados previamente a la ejecución de las cimentaciones, pero pueden ser erróneos, insuficientes o darnos una imagen del suelo en una fecha determinada que puede haber variado en el transcurso del tiempo, por lo que normalmente no los tendremos en cuenta.

Distribución de los sondeos: En lugar de distribuir los sondeos de manera uniforme sobre la superficie del solar, como ocurre en la fase de proyecto, los concentraremos en:

• aquellos lugares donde apreciemos el máximo asiento de la construcción, determinando este punto gracias al trazado de las grietas.
• realizando los sondeos mínimos para conocer las características geotécnicas del terreno.
• si se intuyera que la causa puede ser exterior al edificio (como la realización de una cimentación o de una excavación en su proximidad), la prospección podrá realizarse en una zona amplia que no tiene por qué estar limitada por los muros del edificio lesionado.

• Extracción de muestras inalteradas

Se trata de obtener muestras representativas del terreno. Si podemos acceder directamente al terreno las muestras serán de unos 20-30 cm. de lado, si hay que realizarla por medio de sondeo lo más habitual es que el tubo de sondeo tenga un diámetro exterior de 79 mm. y el interior de 71 mm.

ENSAYOS IN SITU

Ensayos destructivos

• Ensayo de penetración: ofrece la medida de la resistencia del terreno a la ruptura a compresión.

Archivo:Spt.jpg

STP

Ensayo SPT

Consiste en un tubo de 60 cm de largo y 50,8 mm de diámetro exterior que se clava en el terreno mediante la caída libre de una masa de 63,5 kg desde una altura de 75 cm.

El número de golpes que da la masa para introducir el tubo se anota por tramos de 15cm, realizándose 4 y obteniéndose el valor del SPT como el de la suma de los 2 centrales. Nos da una idea de la resistencia del terreno, cuantos más golpes haya que dar más resistente será.

Se realiza en suelos granulares, porque en el resto suele dar rechazo.

• Ensayo de cizallamiento: proporciona el valor de la cohesión.

Ensayos no destructivos

No descomponen el terreno o muestra analizada. Podemos distinguir:

• Placa de carga: consiste en la colocación sobre el terreno de una placa que, sometida a diferentes cargas, permite conocer la resistencia superficial y las deformaciones del terreno. Ayuda a determinar el asiento producido por la aplicación de una carga progresivamente. Es un ensayo útil cuando es difícil la toma de muestras (terrenos granulares). Está normalizado.

Archivo:Placa carga.jpg

placa de Carga

• Presiométrico: Requiere que haya un sondeo adjunto. Consiste en la dilatación a presión por gas de una célula cilíndrica contra las paredes de un sondeo, midiendo la deformación volumétrica correspondiente a cada presión hasta llegar eventualmente a la rotura del terreno. Se obtienen datos sobre el módulo elástico y la presión de ruptura del terreno.

• Georadar: Se usa para la determinación de las irregularidades que puedan existir en el terreno (galerías, túneles..)

Georadar

• Métodos radiactivos: emisión de rayos y recepción de las ondas de retorno. Se utiliza para la determinación de la densidad de materiales compactos y para efectuar diagrafías.

EN LABORATORIO

INSPECCIÓN DEL SUBSUELO DE UN EDIFICIO

Inspección de la cimentación

Para realizar la inspección:

• Obtención de probetas testigo para caracterizar el hormigón: la extracción y posterior ensayo a compresión de probetas testigo, es el sistema más seguro para determinar la resistencia a compresión del hormigón. Es un método destructivo y costoso. En el caso del hormigón de cimentaciones es muy probable que el tamaño del árido sea superior a 30mm, por lo que es necesario extraer testigos que tengan una dimensión mínima superior a 3 veces dicho tamaño del árido. En este ensayo mecánico, influyen una serie de parámetros:

- Procedencia del testigo

- Esbeltez del testigo, debe tener una relación altura/diámetro superior a 1 y lo más próxima posible a 2.

- Estado de saturación.

Este ensayo no puede compararse directamente con la especificación de proyecto.

*Sobre el hormigón endurecido puede también estimarse el contenido de cemento. Para ello es necesario analizar una muestra con un masa mínima de 1 a 2 Kg., dependiendo del tamaño máximo del árido. El ensayo puede realizarse sobre los trozos de testigo previamente ensayados a compresión.

• También se puede determinar la porosidad y densidad del hormigón.

Debido a que el tema de inspección en hormigón, estructuras metálicas, madera,etc...se desarrollará en otros temas del curso, no vamos a profundizar más en los ensayos de estos materiales.

Inspección geotécnica de la cimentación

Ensayos de identificación

Archivo:Granulo.jpg

Granulometría

Existen dos clases de suelos los granulares ( gravas y arenas) y los cohesivos (arcillas y limos). Mediante curvas granulométricas podemos deducir la uniformidad de los granos y la capacidad de compactación de los suelos granulares.

• Un suelo granular es apto para cimentar si el espesor del estrato es suficiente y la compacidad es media o alta. Los asientos en estos suelos se acusan de forma rápida frente a cargas estáticas y con magnitudes considerables frente a cargas dinámicas.

• En los suelos cohesivos o de granulometría fina, la consistencia varía con la humedad, y el asiento bajo carga estática es lento pero importante. Según el grado de humedad, la arcilla tendrá una consistencia fluida, plástica o seca. Los puntos de inflexión entre una consistencia y otra se llaman límites de Atteberg. Estos límites se usan para clasificar un suelo y conocer la consistencia de estos suelos.

Ensayos físicos

Los más importantes corresponden a la determinación de la densidad, de la cantidad y tamaño de los poros y de la humedad del terreno. El estudio de la densidad y la porosidad se realiza para reducir los asientos en los edificios. El contenido de humedad puede obtenerse por el procedimiento del carburo cálcico o con humidímetros calibrados.

Ensayos químicos

Para determinar la presencia de compuestos que hayan podido resultar agresivos para los materiales de construcción, en nuestro caso de la cimentación. Los ensayos se efectúan tanto en suelos como en agua. Principalmente lo que se busca es el contenido de: sulfatos, sulfuros, carbonatos, cloruros, nitratos, ph del agua, magnesio y amoníaco.

Ensayos mecánicos

• Hinchamiento de los suelos

Ensayo de hinchamiento Lambe: tiene por objeto predeterminar la peligrosidad de un suelo por hinchamiento o expansión. Es importante, ya que como se ha mencionado en el apartado de causas de patología de cimentaciones, una de ellas se produce por haber cimentado en terreno de arcillas expansivas.

• Compresibilidad de los suelos

Conocer la deformabilidad de un suelo, nos permitirá poder calcular los previsibles asientos. No todos los suelos se deforman igual, ya que las arcillas se caracterizan por su gran compresibilidad y capacidad de retener el agua frente a las arenas.

El estudio de la compresibilidad se realiza para suelos arcillosos y en estado de saturación.

El ensayo edométrico:

Consiste en colocar una muestra de terreno de diámetro de 45 a 90 mm. y una altura de 10 a 25 mm. de altura, dentro de un anillo indeformable, colocando encima y debajo de la muestra piedras porosas, que permiten la expulsión del agua. Si no permitiéramos la expulsión del agua, mediríamos la compresibilidad del agua y no la del suelo. El ensayo de laboratorio se realiza aplicando distintas cargas verticales y midiendo en cada “escalón de carga” la deformación producida. Para conseguir que la deformación se estabilice, entre escalones de carga deben transcurrir 24 horas, por lo que es un proceso lento. Pueden obtenerse curvas de consolidación, en función del tiempo de consolidación y la deformación producida.

Una vez terminado el proceso de carga, se procede a descargar según los escalones, con lo cual obtenemos la capacidad de recuperación del terreno. Los resultados del proceso de carga y descarga se representan en la curva edométrica, la cual es distinta según el tipo de terreno.

Archivo:Edo.jpg

Ensayo Edométrico

• Rotura de los suelos cohesivos

Carga rápida: Si aplicamos una carga rápida el agua no tiene tiempo de disiparse, y por tanto permitir que el suelo se deforme. A la carga aplicada se opone las fuerzas de contacto entre las partículas. En este caso tenemos una resistencia a la rotura que es la cohesión aparente sin drenaje.

Carga lenta:

a)Suelos normalmente consolidados: Si aplicamos el esfuerzo el agua va escapando y las partículas del suelo empiezan a girar y a deformarse, por lo que la resistencia a rotura se produce por rozamiento, por lo que este tipo de suelo tendrá un ángulo de rozamiento que llamaremos efectivo.

b) Suelos preconsolidados: Para romper el suelo es necesario primer romper las “soldaduras” entre partículas para posteriormente deformarse, por lo que en este caso tendremos una cohesión y un ángulo de rozamiento.

Es decir, que una arcilla normalmente consolidada se comporta de manera parecida a una arcilla lisa de ángulo de rozamiento bajo. ( Arenas 30º-36º y Arcillas 15 –24 º)

Para obtener estos parámetros se realizan ensayos de laboratorio, los más comunes:

Ensayo de corte directo

El aparato que se usa es de Casagrande, donde se intenta romper la muestra según un plano prefijado. Se aplica una carga vertical N y otra tangencial T y se va aumentando hasta que la muestra rompe. Este ensayo es válido para suelos granulares, grandes deformaciones y para grandes muestras.

Al realizar los ensayos obtenemos unos valores de rotura que representamos en una gráfica, obteniendo la línea de resistencia intrínseca, y por tanto la línea de rotura.

Archivo:Corte direst.jpg

Corte Directo

Ensayo triaxial

El aparato que se usa es el que se adjunta en la imagen, y la altura de la muestra suele ser el doble del diámetro. Para suelos cohesivos y por tanto muestras inalteradas.

El aparato es un cilindro hermético dentro del cual se coloca la muestra protegida con una membrana d plástico muy deformable. Este cilindro se llena de agua y se transmite presión. Se ejerce una carga vertical y una horizontal (agua).

Archivo:Ensayo triaxial.jpg

Ensayo Triaxial

Archivo:Ensayo triaxial1.jpg

Ensayo Triaxial

Podemos realizar:

• Ensayos con consolidación y drenaje (CD)

Se deja la válvula abierta para que salga el agua de los poros de la muestra.

• Ensayo con consolidación y sin drenaje (CU)

Con este ensayo obtenemos la presión del agua. Cuando la muestra consolida cerramos la válvula e incrementamos las presiones. Lo hacemos unas cuantas veces y tomamos nota de ello.

• Ensayo con consolidación y sin drenaje (UU)

No suele hacerse, ya que es más rápido y aporta los mismos resultados el de compresión simple. Se realiza para saber qué ocurre cuando aplicamos la carga rápidamente y no hay drenaje, para ello mantenemos la válvula cerrada y cargamos rápidamente. Obtenemos tensiones totales.

Ensayo de compresión simple

En muestras inalteradas, por tanto para suelos cohesivos. Ponemos la muestra en un prensa sin acción lateral, aumentamos la presión vertical hasta la rotura y obtenemos la resistencia de compresión simple.

Muy blanda ------------ < 0,25

Blanda ------------------ 0,25 - 5

Media ------------------- 0,5 - 1

Firme ------------------- 1 - 2

Muy firme -------------- > 4

Archivo:Compresion simpl.jpg

Compresión Simple

Conclusiones

* Cimentación superficial

Es necesario estudiar la compresibilidad de los estratos situados entre el plano de la cimentación y una profundidad igual al ancho del edificio. Para ello será necesario la extracción de un testigo continuo y un ensayo SPT para hacerse una idea de la calidad del suelo.

Las muestras inalteradas mostrarán a largo plazo las características geotécnicas del suelo ( cohesión, ángulo de rozamiento interno, módulo de deformación bajo las solicitaciones).

Para poder realizar el cálculo de los asientos es imprescindible la realización del ensayo edométrico así como el tiempo de consolidación bajo la carga transmitida, ya que:

- el suelo es reparable si ha alcanzado un 85 % de su consolidación total bajo la carga transmitida

- Si el grado de consolidación es menor, debemos hallar:

el valor de la deformación que resta

tiempo que tardará en alcanzar la deformación

En función de estos valores se decidirá el momento en que se deberá llevar a cabo la reparación.

• Cimentación por pilotes

Se deberá realizar una inspección para saber si la profundidad de los pilotes era la adecuada, comprobando:

- La existencia de estratos blandos dentro del bulbo de presiones del pilote, por lo que tendríamos una falta de empotramiento.

- Eventual existencia de solicitaciones mayores que las de proyecto: por rozamiento negativo o cargas inclinadas.

Las ventajas que proporcionan los penetrómetros, al margen de la rapidez y la economía, es que es un sistema de prospección continua, por lo que se tiene referencia geotécnica de toda la columna de suelo atravesado, lo cual es muy importante en el caso de los pilotes.

EN OFICINA TÉCNICA

Gracias a la realización de las técnicas e inspecciones descritas hasta ahora, se ha podido obtener gran información acerca de la patología observada. En la oficina técnica y en base a los datos obtenidos se realizan una serie de estudios que aportan información importante para poder realizar un correcto análisis de la patología.

APLICACIÓN DE LOS MODELOS FÍSICOS

En un modelo físico se combinan las fuerzas, las solicitaciones, los módulos de elasticidad, los asentamientos, por lo tanto, habrá una escala de fuerzas, una escala de solicitaciones, etc...

Los modelos estructurales modernos nos permiten evaluar la resistencia de la estructura, sobre todo nos da una idea de su comportamiento frente a la carga de viento, una carga accidental o a sismos.

APLICACIÓN DE LOS MODELOS NUMÉRICOS

Con el método numérico se pueden analizar diversas condiciones de carga ( peso propio, carga térmica, asentamientos diferenciales de la cimentación) y el comportamiento de las deformaciones que permiten comprender mejor los resultados proporcionados por las inspecciones desarrolladas en el apartado 2.1.

Los modelos numéricos proporcionan información importante al análisis de las cargas estáticas de una estructura, las cuales utilizan los datos obtenidos en los ensayos en obra y en el laboratorio.

Los datos de entrada para el modelo matemático provienen de los ensayos de deformabilidad realizados en obra con los gatos planos y la validación del mismo se realiza mediante la comparación entre las solicitaciones obtenidas en obra y las calculadas teóricamente para el modelo.

ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DINÁMICO

Los ensayos realizados en obra con métodos dinámicos permiten verificar el comportamiento estructural y la integridad del edificio pudiendo ser considerados ensayos de tipo no destructivo.

Las pruebas dinámicas pueden con los procedimientos siguientes:

- Mediante el análisis de los datos obtenidos de la respuesta de la estructura a cargas dinámicas habituales o fortuitas a que está expuesta habitualmente la estructura ( tráfico urbano o ferroviario, acción del viento, máquinas).

Los parámetros dinámicos son determinados mediante la técnica de análisis espectral.

- Someter a la construcción a pruebas de baja intensidad, siempre y cuando no alteren la integridad estructural), a la vez que se registran las respuestas del sistema en términos de traslación, velocidad y aceleración. Las respuestas a estas vibraciones son medidas por sensores sismométricos.

Este ensayo permite identificar el comportamiento dinámico de la estructura por medio de la evaluación de parámetros como frecuencia natural, formas modales, índice de amortiguación, etc...

El conocimiento de estos parámetros nos permite calcular la respuesta estructural a cualquier carga dinámica, en particular la resistencia de la estructura a las acciones sísmicas.

Todos los datos obtenidos hasta ahora deberán analizarse minuciosamente comparando el estado actual con el de proyecto, recalculando la cimentación si fuese necesario para poder llevar a cabo una correcta reparación de la cimentación, como se verá en el apartado siguiente.

BIBLIOGRAFÍA

- Monjo, J.; Maldonado, L. (2002): MANUAL DE INSPECCIÓN TÉCNICA DE EDIFICIOS. Ed. Munilla Lería. Madrid, 2002; ISBN 84-89150-47-8

- Logeais, L. (1982): PATOLOFÍA DE LAS CIMENTACIONES. De. Gustavo Gili, S.A. ISBN 84-252-1170-0

- Faustino Merchán Gabaldón (1999): MANUAL PARA LA INSPECCIÓN TÉCNICA DE EDIFICIOS. Ed. Dossat 2000. ISBN 84-95312-12-3

- COAM (1991): CURSO DE PATOLOGÍA: CONSERVACIÓN Y RESTAURACIÓN. TOMO1. ISBN 84-7740-041-5

- Francisco Serrano Alcudia: PATOLOGÍA DE LAS CIMENTACIONES. EFECTOS DE LAS ARCILLAS EXPANSIVAS. CIMENTACIONES INADECUADAS. ISBN :84-86891-00-0

- Hermann Blume (1986): FALLOS EN LOS EDIFICIOS. Manuales AJ. ISBN 84-7214-359-7

- Jerónimo Lozano Apolo/ Alfonso Lozano Martínez – Luengas: CURSO DISEÑO, CÁLCULO Y PATOLOGÍA DE LAS CIMENTACIONES. ISBN 84-920401-2-2

- ENCICLOPEDIA BROTO DE PATOLOGÍAS EN LA CONSTRUCCIÓN. PATOLOGÍA DE LOS ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS (III): CIMENTACIONES

- Mañá F. (1978): PATOLOGÍA DE LAS CIMENTACIONES. Ed. Barcelona. ISBN 84-7031-085-2

- APUNTES DE MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES

- Página web: ASEFA.COM