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Patologías

53 - Patologías en cimentaciones. Rellenos estructurales

El crecimiento que ha experimentado la edificación en estos últimos años ha implicado que la construcción se realice sobre suelos mas complicados que anteriormente eran desechados por sus malas características, hoy en día aparecen nuevas técnicas y sistemas de mejoras de suelos, como es el caso de los Rellenos Estructurales que abordaremos en esta ficha.

Los rellenos estructurales constituyen una mejora de terreno, en donde se sustituye un terreno de deficientes condiciones geotécnicas o se mejora mediante el aporte de materiales controlados y compactados, para que posteriormente apoyen sobre ellos las cimentaciones de los edificios.

Es necesario el conocimiento con exactitud del tipo de terreno existente para poder definir correctamente el alcance del mismo y determinar los parámetros que se desean alcanzar como única forma de poder establecer los sistemas de control que se consideren precisos para garantizar la consecución de los objetivos previstos y su compatibilidad con la cimentación proyectada. El proyecto de edificación debe de incluir las características del relleno junto a sus condiciones de colocación y compactación, las cuales se deben de comprobar después de la compactación para poder asegurar su estabilidad evitando cualquier perturbación sobre el subsuelo natural.

DESCRIPCIÓN Y ORIGEN DE LOS DAÑOS

Las causas de aparición de patologías en edificaciones en donde se han utilizado rellenos estructurales son muy variadas, pudiendo hacer una clasificación atendiendo al origen de la causa, teniendo por lo tanto causas intrínsecas y causas extrínsecas.

Causas intrínsecas, debido a los defectos en el proyecto o en la ejecución, situaciones que se podrían haber evitado con un proyecto o ejecución correctos.

Derivados del proyecto podremos tener patologías que se deben a la falta de idoneidad de los materiales, ensayos de reconocimiento insuficientes, falta de definición de los materiales de relleno, falta de definición de los valores de compactación, etc.

Derivados de la ejecución: podremos tener patologías que se deben a la disposición de materiales no adecuados, errores en la compactación de los rellenos, errores en las impermeabilizaciones de saneamientos, etc.

Causas extrínsecas, debido a variaciones producidas en el edificio o en su entorno que modifican las características existentes cuando se proyecto el edificio, podrían deberse a incrementos de sobrecargas, variación en numero de plantas o sótanos, construcciones en las inmediaciones no previstas que provoquen descalces de la cimentación por desconfinamiento del relleno, vibraciones, variaciones en el nivel freático, fugas o escapes de agua, etc.

Origen de los daños


A mediados de los años 50 se realizaron estudios sobre los asientos máximos diferenciales por Skempton y McDonal, posteriormente completados por Bjerrum,  basándose en casos reales de edificios y estableciendo unos criterios de limitación de asientos para que no ocurrieran patologías.

La estructuras de las edificaciones son elementos con gran rigidez, mientras que los rellenos tienen una rigidez menor y en cierta medida dependen tanto de la naturaleza de los materiales como de la compactación a la que se vean sometidos, la aparición de grietas es como consecuencia de la interacción entre el suelo y estructura, y de los movimientos o deformaciones provocadas a los niveles de rellenos estructurales, deformaciones que no son asimilados por el edificio produciéndose grietas de tracción en las zonas de mayor rigidez del edificio como son las tabaquerías y cerramientos hasta resultar dañada la estructura.

Cuando aparece una distorsión creada por la diferencia de asiento de una zona con respecto a otra, porque un pilar asienta más que otro, se crea un estado tensional con sus isostáticas de compresión y tracción, las grietas se generan donde la tensión de tracción es máxima, si el asiento diferencial es de poca entidad las fuerzas serán absorbidas por la estructura, pero si el asiento diferencial es capaz de agotar la resistencia de lso tabiques se producirán agrietamientos según una línea perpendicular al esfuerzo no resistido.

Las anisotropías y heterogeneidades de resistencia (por presencia de huecos en tabiques o por otros factores) modifican la morfología de los agrietamientos, pudiendo a veces aparecer grietas horizontales y verticales en forma de escalera, familias de grietas verticales en las uniones, etc.

PREVENCIÓN DE LOS DAÑOS

Para una prevención de patologías debidas a la presencia de un relleno estructural se debe de prestar gran atención al proceso de ejecución de los rellenos estructurales, controlando muy cuidadosamente tanto el proceso de compactación como el control posterior del relleno para que no se generen heterogeneidades en la compactaciones que provoquen el desarrollo de asientos diferenciales superiores a los tolerables por la estructura.

Los criterios de selección del material adecuado para su utilización en un relleno se basan en la
obtención, tras el proceso de compactación, de la resistencia, rigidez y permeabilidad necesarias en el relleno. Estos criterios dependerán, por tanto, del propósito del relleno y de los requisitos del servicio o construcción a disponer sobre el mismo.

Los materiales que, según los casos, pueden ser utilizados para rellenos de edificación incluyen la mayor parte de los suelos predominantemente granulares e incluso algunos productos resultantes de la actividad industrial tales como ciertas escorias y cenizas pulverizadas. Algunos productos manufacturados, tales como agregados ligeros, podrán utilizarse en determinados casos. Los suelos cohesivos podrán ser tolerables pero requieren una especial selección y las condiciones de colocación y compactación precisas

PROCEDIMIENTOS DE COLOCACIÓN Y COMPACTACIÓN DEL RELLENO

Se establecerán los procedimientos de colocación y compactación del relleno para cada zona o tongada de relleno en función de su objeto y comportamiento previstos.
Los procedimientos de colocación y compactación del relleno deben asegurar su estabilidad en todo momento evitando además cualquier perturbación del subsuelo natural.
El proceso de compactación se definirá en función de la compacidad a conseguir y de los siguientes factores:

  • a) Naturaleza del material;
  • b) Método de colocación;
  • c) Contenido de humedad natural y sus posibles variaciones;
  • d) Espesores inicial y final de tongada;
  • e) Temperatura ambiente y posibles precipitaciones;
  • f) Uniformidad de compactación;
  • g) Naturaleza del subsuelo;
  • h) Existencia de construcciones adyacentes al relleno.


El relleno que se coloque adyacente a estructuras debe disponerse en tongadas de espesor limitado y compactarse con medios de energía pequeña para evitar daño a estas construcciones.

Previamente a la colocación de rellenos bajo el agua debe dragarse cualquier suelo blando existente.

CONTROL DEL RELLENO

El control de un relleno debe asegurar que el material, su contenido de humedad en la colocación y su grado final de compacidad obedece a lo especificado en el Pliego de Condiciones del Proyecto, para ello se pueden realizar ensayos in situ que determinen el grado de densidad y humedad obtenido en la compactación, junto con ensayos de carga de placa y penetraciones dinámicas.

Habitualmente, el grado de compacidad se especificará como porcentaje del obtenido como máximo en un ensayo de referencia como el Proctor.

En escolleras o en rellenos que contengan una proporción alta de tamaños gruesos no son aplicables los ensayos Proctor. En este caso se comprobará la compacidad por métodos de campo, tales como definir el proceso de compactación a seguir en un relleno de prueba, comprobar el asentamiento de una pasada adicional del equipo de compactación, realización de ensayos de carga con placa o el empleo de métodos sísmicos o dinámicos.

La sobrecompactación puede producir efectos no deseables tales como:

  • a) Altas presiones de contacto sobre estructuras enterradas o de contención;
  • b) Modificación significativa de la granulometría en materiales blandos o quebradizos.

Maquina excavadora


BIBLIOGRAFÍA

1. Código Técnico de la Edificación.
2. Eurocódigo 7.
3. PG-3
4. Curso Aplicado de cimentaciones, José María Rodríguez Ortiz
5. Diagnosis y causas en patología de la edificación, Manuel Muñoz Hidalgo.
6. El lenguaje de las grietas, Francisco Serrano Alcudia.

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