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Patologías

59 - Suelos colapsables: Conceptos y desarrollo de patologías

Los suelos colapsables corresponden a algunos tipos de suelos limo-yesíferos o limo-arenosos de naturaleza metaestable. A consecuencia de su estructura metaestable y en determinadas circunstancias, normalmente relacionadas con la presencia de agua, esos suelos pueden colapsar.

Los efectos de este colapso pueden manifestarse en forma de asientos bruscos del terreno de carácter centimétrico hasta decimétricos. Más raramente puede darse asientos de algún metro y en casos extraordinarios de decenas de metros.

Otros suelos de carácter colapsable pero de origen distinto origen y circunstancias son:

  • algunos rellenos arenosos sin compactar.
  • las cenizas volcánicas.
  • Dolinas en zonas kársticas, de evolución mucho más lenta que los suelos aquí tratados.

La estructura de estos suelos es abierta y floja, como corresponde a la naturaleza limosa de sus partículas y a su origen (depositados por la acción del viento o de aguas tranquilas, que transportan las partículas finas y las depositan al dejar de actuar la corriente). (Figura 1)

Figura.- 1.- Reordenamiento de partículas y del índice de poros en función de la presión de consolidación (Benett y Hulbert, 1986)

Nada más ser depositados no tienen cohesión, pero los espacios entre huecos de las partículas que los forman son ocupados, total o parcialmente, por partículas más finas y por débiles cementos yesíferos o carbonáticos. Estos cementos proporcionan cierta cohesión estructural interpartículas y un mínimo de capacidad resistente.

En ausencia de agua, estos suelos cementados se mantienen estables y de modo localizado pueden alcanzar una débil a moderada resistencia. Incluso pueden definir niveles de encostramiento que proporcionen valores de hasta 0,3 N/mm². En presencia de agua, el cemento interpartículas se disuelve y el suelo pierde la escasa capacidad portante que tenía y colapsa. Si además el suelo soporta la carga correspondiente a una estructura el colapso se acentúa, y dicha estructura tenderá a colapsar, a asentar bruscamente, produciendo importantes patologías.

Los suelos colapsables limo-yesíferos son los más habituales en España, donde se localizan en el Valle del Ebro y en algunas zonas de Levante. Presentan ciertas características geotécnicas comunes, como son los bajos valores de densidad seca (por debajo de 1.4 podemos plantearnos la presencia de suelos colapsables, y densidades de 1,2 son habituales), baja o nula plasticidad y elevados valores de colapso por inundación. Normalmente presentan características resistentes bajas, aunque pueden alcanzar valores medios. En presencia de agua, el cemento yesífero que dota de cierta resistencia al suelo se disuelve, siendo entonces cuando el suelo colapsa, llegando a perder hasta un 10% de volumen pudiendo producir un asiento brusco de las estructuras.

Los suelos colapsables limo-arenosos se generan en climas muy secos (zona de Levante, Alicante, Murcia, Almería). Su grado de saturación es muy bajo, 20-30%. Debido a ello suelen presentar en su zona superior, más próxima a la superficie niveles encostrados. Sin embargo, por debajo el suelo esta flojo, sin cementar.

Un caso especial de suelos colapsables lo constituyen los rellenos arenosos flojos. Suelen ser rellenos sin compactar, cuya estructura floja permite la entrada de agua disminuyendo las fuerzas de cohesión intergranular y provocando su colapso.

Las cimentaciones más recomendables sobre este tipo de suelos son las cimentaciones profundas, que deben tender a sobrepasar los niveles colapsables. Una alternativa a esta tipología para casos de suelos con potencial bajo o medio de colapso, puede ser la cimentación mediante losa de suficiente rigidez, incluso apoyada sobre una mejora de terreno, que reparta cargas lo máximo posible con el fin de no concentrar tensiones, y /o trabajar a tensiones lo más bajas posibles, cuidando en todos los casos al máximo la posible afección del agua al terreno sobre el que se dispone la cimentación (saneamientos flexibles, colgados, realización de pruebas de estanqueidad, etc.)

2.- VALORACIÓN DE LA COLAPSABILIDAD DE UN SUELO RECEPTOR DE CARGAS.

Se debe establecer una valoración de la colapsabilidad teniendo en cuenta los parámetros geotécnicos antes mencionados. A partir de ellos se puede establecer la colapsabilidad potencial del suelo. En la siguiente tabla se exponen uno de los criterios de más habituales:

Tabla 1.- Criterios de colapsabilidad

A continuación se muestra una gráfica resultante de la realización del ensayo de potencial de colapso por inundabilidad. En ella se muestra como el índice de huecos (expresado en %) disminuye drásticamente al añadir agua, por efecto de la disolución del cemento interpartículas, lo cual provoca el colapso de la estructura. Esto se traduce en un asiento inmediato:

Figura 2.- Gráfico de potencial de colapso


La valoración de riesgo de colapso que afecte a la estructura a lo largo de su vida útil debe tener en cuenta no sólo la valoración específica de colapsabilidad potencial del suelo, sino también las condiciones de contorno del mismo que en un momento determinado pudieran suponer un el detonante del colapso tales como:

  • saneamiento y drenaje proyectados.
  • existencia de jardines.
  • Existencia de solados perimetrales
  • proximidad de piscinas.
  • Tipología de cimentación proyectada.
  • Antecedentes en la zona

3.- MANIFESTACIÓN DE PATOLOGÍAS EN EDIFICACIONES SOBRE SUELOS COLAPSABLES.

Cuando ocurre el colapso del suelo sobre el se emplaza un edificio, pueden producirse daños en su estructura. Estos daños se manifiestan de modo semejante a los generados por asientos diferenciales (fundamentalmente grietas y/o fisuras a 45º (Figura 1.12 o 2.6 Del libro de Serrano).

Figura 3.- Izqda.: Esquema de giro experimentado por 2 módulos de viviendas.
Figura 3.-Dcha.: Tipología de lesiones en tabiques perpendiculares a pórticos.

En algunos casos los colapsos pueden llegar a producir asientos del terreno que se reflejan sobre infraestructuras superficiales (líneas férreas, autovías, etc.) de modo evidente, generando daños importantes (Fotografía 1).


Fotografía 1.- Deformación en vías a consecuencia de un colapso de suelo. Línea férrea Madrid-Barcelona. (Foto L. Suárez)

En algunos casos extraordinarios de colapso de suelos, el hundimiento de éste puede “tragarse” literalmente algunas construcciones (Fotografía 2)


Fotografía 2.- Colapso del terreno y hundimiento de las viviendas existentes a consecuencia del mismo

El hecho de cimentar sobre un suelo colapsable no implica que en todos los casos ese suelo vaya a colapsar, sino que han de darse una serie de condiciones para que eso ocurra, tales como:

  • Que no se haya identificado previamente su existencia en el suelo que servirá de apoyo a una estructura.
  • Que se produzcan una serie de condiciones de contorno, que constituyan el detonante y permitan el desarrollo del potencial colapso (lo más habitual roturas o fugas de la red de saneamiento, abastecimiento, riego de jardines, etc.)
  • Sistema constructivo no adecuado a las características del subsuelo de la parcela (saneamientos, drenaje o tipología de cimentación inadecuados)


4.- PREVENCIÓN DE DAÑOS

Para que se desencadene el colapso de un suelo tienen que concurrir dos circunstancias:

  • Que el suelo tenga la potencialidad de colapso, determinada mediante los ensayos y el reconocimiento geotécnico pertinente.
  • Que se den las condiciones de contorno adecuadas, tales como cambios de humedad, inundación o concentración de tensiones.

Por tanto, para prevenirlo habrá que:

  • Realizar una identificación geotécnica adecuada, que permita definir si estamos o no en presencia de suelos colapsables. Para ello es preciso disponer de un estudio geotécnico lo más completo posible, ya se trate de un estudio geotécnico para un gran edificio o para una vivienda unifamiliar.
  • Minimizar la posibilidad de que se desarrollen las condiciones de contorno a las que antes hacíamos referencia.
  • Adoptar medidas constructivas acordes al riesgo que representa la presencia del suelo colapsable (saneamiento flexible y colgado, drenajes adecuados, tipología de cimentación adecuada, preferentemente cimentaciones profundas ejecutadas sin agua de perforación, que superen los niveles colapsables y con consideración de rozamiento negativo, acerados amplios, mejoras de terreno, etc.)

5.- REPARACIÓN DE DAÑOS.

La técnica habitualmente empleada como recalce de estructuras de edificación con patologías desarrolladas a consecuencia de algún fenómeno de colapsabilidad son los micropilotes. Dadas las particularidades de este tipo de suelos y su “sensibilidad” al agua, los micropilotes empleados en estos recalces se perforan en seco, sin agua, la cual es sustituida por aire comprimido para ayudar en la perforación.

Lógicamente en el desarrollo de las reparaciones de los daños generados por el colapso han de acometerse otras actuaciones específicas de la magnitud y el alcance de dichos daños, lo cual se determinará para cada caso.

6.- BIBLIOGRAFÍA.

  • Rodríguez Ortiz, J.M , Gesta, J., Oteo, C. (1982) “Curso Aplicado de Cimentaciones”. COATM.
  • Jiménez Salas, J.A, 1980. “Geotecnia y cimientos”, Vol3. Ed. Rueda. Madrid.
  • Serrano Alcudia, F. (1998) “El lenguaje de las grietas”. Ed. Fundación Escuela de la Edificación.
  • González de Vallejo, L.I, Ortuño L., Oteo, C. (2002) “Ingeniería geológica”. Ed. Prentice may

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