52235495-recalces

5/10/2018 52235495-recalces - slidepdf.com

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RECALCE DE EDIFICIOS

1. INTRODUCCIÓN

Podemos definir el recalce como la actuación constructiva llevada a cabo en lacimentación de un edificio; las causas –tanto intrínsecas como extrínsecas- que provocan

este tipo de actuaciones son muy variadas, pero lo cierto es que se trata deintervenciones que aparecen con frecuencia en el ámbito de la rehabilitación de edificios.

Al tratar el tema en estos apuntes se parte del conocimiento previo que ha adquiridoel alumno, así por ejemplo en asignaturas como Materiales y Construcción se han vistoaspectos como el suelo, el estudio geotécnico o las características constructivas de losmateriales empleados en cimentaciones. Por otro lado, en la lección de la asignaturatitulada “El Lenguaje de las Grietas” se han analizado las lesiones que provocan losprocesos patológicos asociados al binomio suelo – cimentación.

En el año 1895 Joseph Boussinesq estableció la teoría de los bulbos de presionesque, de forma simplificada, nos sirve para entender como se transmiten las cargas de lacimentación al terreno.

2. RECONOCIMIENTO DEL SUELO. GENERALIDADES

Los suelos en su constitución forman un sistema trifásico, es decir que normalmenteen un suelo existirá una parte sólida (granos o partículas), una parte vacía (huecos entrepartículas) y una tercera parte líquida (el agua que puede rellenar total o parcialmente loshuecos).La alteración de cualquiera de estas fases, puede provocar cambios en elcomportamiento físico o mecánico del suelo (ejemplo: suelos colapsables).

El suelo, a diferencia de los materiales normalmente utilizados en edificación, es unmaterial muy heterogéneo, por lo que es necesario crear un lenguaje específico que

permita identificarlo, nombrarlo y conocerlo. Para ello recurrimos a determinar suspropiedades; las de mayor interés son las siguientes:

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A. Propiedades físicas:- Granulometría- Porosidad- Pesos específicos- Humedad y grado de saturación- Límites de consistencia

- PermeabilidadB. Propiedades mecánicas:- Compresibilidad- Resistencia al corte- Resistencia a compresión.

Atendiendo a la granulometría del terreno, la norma UNE regula la siguienteclasificación de los diferentes grupos de suelo:

Como ya se ha comentado, los suelos naturales no son masas homogéneas quepertenezcan a un mismo grupo de tamaños, sino que en general, son mezclas de distintostamaños; debido a esta circunstancia aparece una nueva clasificación:

- Suelo W (Well): Suelos con variedad de tamaños, tienen un mejorcomportamiento.

- Suelo P (Poor): Suelos de tamaños muy uniformes y, normalmente, de malarespuesta ante las solicitaciones.

Por último, los suelos arcillosos también se pueden clasificar en función de su índicede plasticidad (Casagrande):

- Arcilla H (High): De alta plasticidad (Índice de Plasticidad muy alto), son suelosmuy activos y problemáticos (arcillas expansivas)

- Arcilla L (Low): De baja plasticidad.

Combinando los distintos símbolos podemos definir un suelo, por ejemplo:- GC = Suelo compuesto principalmente por grava (más del 50%) y arcilla.- SW = Arena con variedad de tamaños, bien graduado.- MH = Limos de alta plasticidad.

Por último, es importante también recordar que el terreno se dispone, normalmente,en sucesivas capas o estratos de alturas dispares, formadas por suelos de diferente

composición y comportamiento mecánico.

NOMBRE TAMAÑO SIMBOLO

BLOQUES 1 m³BOLOS 30 cm a 10 cm

GRAVAS 10 cm a 40 mmGRAVILLAS 40 mm a 2 mm

ARENAS 2 mm a 0,06 mm S

LIMOS 0,06 mm a 0,002 mm M

ARCILLAS menor que 0,002 mm C

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* los cuatro primeros grupos pueden englobarse dentro de un grupo más amplio bajo ladenominación genérica de gravas



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3. ESTUDIO GEOTECNICO Debido a todo lo anterior, cuando actuamos en un edificio afectado por un procesopatológico en su cimentación, es completamente necesario (y en la actualidad obligatorio)la realización de un estudio geotécnico del terreno, en el que se debe definir la estratigrafíadel mismo en la profundidad afectada por la cimentación (en la práctica nunca menor de

10,00 m.) y que aporte la siguiente información de cada capa o estrato:

- Espesores- Propiedades mecánicas- Propiedades físicas relevantes- Nivel freático

Con todo ello, y tomando en consideración la propuesta del estudio geotécnico,estaremos en condiciones de proponer la solución de recalce idónea para lasparticularidades de nuestro “firme”, entendido como la capa o estrato del terreno concapacidad para resistir las cargas que transmite la edificación.

En la realización del estudio geotécnico utilizaremos, normalmente, las siguientestécnicas:

- Catas o pozos: con el objeto de comprobar el aspecto del terreno y lacimentación; limitada en altura.

- Sondeos: perforaciones de pequeño diámetro que permite reconocer lanaturaleza y la localización de las diferentes capas del terreno, así como extraermuestras del mismo. El sondeo más frecuente, en suelos granulares, es el depenetración estándar -SPT-, en el que se registra el número de golpes N necesarios para hincar 30 cm en el terreno un cilindro hueco de dimensionesnormalizadas mediante golpeo con una masa de 63,50 kg cayendo desde unaaltura de 76 cm

- Pruebas de penetración dinámica o estática (Borro), proporcionan una medidaindirecta de la resistencia o deformabilidad del suelo.

- Ensayos de muestras en laboratorio:- Clasificación e Identificación.- Resistencia.

- Deformabilidad.- Componentes secundarios (sulfatos, carbonatos, materia orgánica, etc.)- Otros.

El CTE, en su Documento Básico SE-C. Seguridad Estructural. Cimientos, define enel apartado nº 3 el Estudio Geotécnico como “el compendio de información cuantificada en cuanto a las características del terreno en relación con el tipo de edificio previsto y el entorno donde se ubica, que es necesaria para proceder al análisis y dimensionado de los cimientos de éste u otras obras ”. A lo largo de dicho apartado se va desglosandoinformación pertinente sobre el contenido de dicho documento, por lo que se haceimprescindible su lectura y consultas posteriores durante el ejercicio profesional.



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4. ORIGEN DE LAS LESIONES

Existen numerosas causas que alteran el equilibrio de tensiones entre lacimentación y el terreno; hay que tener en cuenta las acciones de la estructura sobre elsuelo y también las acciones del suelo sobre la estructura, para facilitar su clasificaciónpodemos agrupar los procesos patológicos en tres grandes grupos:

- Defectos de diseño o ejecución- Desconocimiento del terreno- Alteraciones del terreno

4.1. DEFECTOS DE DISEÑO O EJECUCIÓN

Aparecen en un plazo breve, enmascarados en lo que genéricamente se conocecomo”asiento inicial del edificio” y que es traído recurrentemente a colación para explicar elorigen de las pequeñas lesiones que surgen; serían fácilmente evitables con un correctodimensionado y un estricto control de la ejecución, entre los errores más frecuentes

encontramos:

- Asientos diferenciales no tolerables.- Errores de cálculo en el establecimiento de las condiciones de equilibrio, en el

dimensionamiento, en las comprobaciones a cortante, punzonamiento, flexión,excentricidad, etc.

- Disminución de la capacidad portante por una defectuosa ejecución o unamerma en la calidad de los materiales.

4.2. DESCONOCIMIENTO DEL TERRENO

Con la obligatoriedad de realizar un Estudio Geotécnico se reducen lasposibilidades de incurrir en estos errores; el desconocimiento total o parcial del suelo(propiedades de los diferentes estratos, nivel freático, etc.) pone en entredicho la soluciónadoptada y puede ser el origen de procesos patológicos en el edificio, entre las causasmás frecuentes encontramos:

- Falso Firme: Se produce cuando el espesor del firme elegido es insuficiente y elestrato inferior es de menor resistencia o diferentes características.



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- Arcillas Expansivas: Se trata de terrenos formados esencialmente por arcillas olimos (menos frecuentes en España) susceptibles de variar su volumensometidos a cambios en su fase líquida, aumentan de volumen al aumentar sucontenido de humedad y sufren retracciones cuando ésta disminuye. En edificiosprovocan asientos diferenciales que se manifiestan con agrietamientos de todaslas trayectorias en todos sus sistemas. En el caso de viviendas unifamiliares

puede llegar a provocar bufamiento de soleras o incluso elevaciones porhinchamiento del terreno. En climas suaves una cota segura para la base de lacimentación en estos terrenos puede situarse en torno a 3,00 metros(profundidad donde se mantiene una grado de humedad uniforme, independientedel clima), aunque esta cota no es válida para climas más calurosos.Normalmente se toman precauciones como cimentaciones profundas, redes desaneamiento colgadas y separadas del terreno, drenajes para evitar la presenciade agua próxima a la cimentación, etc.

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- Karstificación: El proceso de karstificación se produce en las rocas compuestas

de sal, yeso o carbonatos de calcio y de magnesio (calizas y dolomías), endonde el agua reacciona con ellas disolviéndolas y formando cavidades ycanales de disolución más o menos grandes. El fenómeno es más rápido ensales y yesos. El reconocimiento de estos terrenos es muy complejo y en el casode cargas muy grandes puede requerir sondeos puntuales bajo cada zapata,

otras veces se opta por atravesar la zona karstificada con cimentacionesprofundas.

- Suelos Colapsables: Normalmente son terrenos eólicos, limos yesíferos o loess(depósitos eólicos de limo y otras partículas de tamaño de limo), su cohesión sederiva de un recubrimiento arcilloso sobre las partículas, cuando se satura deagua pierde la resistencia adherente entre partículas y sufre asientos bruscos.Estos suelos sufren asientos importantes y repentinos al saturarse natural oaccidentalmente, conviene reducir las presiones transmitidas al terreno ycontrolar cuidadosamente las redes de saneamiento y demás instalaciones quepuedan dar lugar a inundaciones accidentales.

- Tubificación: Se da en suelos granulares y consiste en el lavado de bolsas dearena por corrientes freáticas naturales o accidentales y por lo tanto, creación dehuecos, se da con alguna frecuencia en Madrid.

- Rellenos: que puedan dar lugar a asientos por falta de compactación o también adeslizamientos entre estratos.



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- Terrenos Agresivos por procesos químicos: Contienen un porcentaje apreciablede sales o elementos nocivos para el hormigón (por ejemplo las aguas con

sulfatos en disolución, que reaccionan con el aluminato tricálcico del cemento,dando lugar a cristales de gran tamaño y disgregando el hormigón porexpansividad). Los efectos de estas condiciones agresivas dependen de laexistencia de agua y de la permeabilidad del terreno, así como de lasdimensiones expuestas de la cimentación y de la calidad del hormigónempleado. Normalmente se impide la presencia de procesos patológicosmediante el empleo de cementos especiales.

- Subsidencia del terreno: Se trata de cambios en el volumen del mismo derivadode la extracción de materias sólidas, líquidas o gaseosas (construcción detúneles o explotación de acuíferos subterráneos, por ejemplo). Las inyecciones

de compensación suele ser la técnica elegida para tratar estos procesos.

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4.3 ALTERACIONES DEL TERRENO

Se trata de aquellos procesos que se originan después de la puesta en servicio deledificio, en muchos casos el agua está presente como desencadenante de procesospatológicos, por lo que deberá ser una de las primeras causas a descartar, entre las otrascausas más probables se encuentran:

- Árboles: Los árboles de crecimiento rápido (chopos, sauces, acacias, álamos,olmos, etc.) pueden causar lesiones en los edificios provocando diferentesprocesos patológicos: rompiendo y obturando con sus raíces redes desaneamiento, desecando el terreno y provocando asientos, también tras sutalado producen un aumento de humedad en el terreno que puede provocaraumentos en el volumen del mismo. Como medida de precaución hay queplantarlos a una distancia mínima del edificio de 1,5 veces la altura máxima quepueda alcanzar.

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- Excavaciones próximas a edificios: Se trata de trabajos siempre complicadosque causan con frecuencia lesiones en las edificaciones colindantes.

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5. TÉCNICAS DE RECALCE

A modo de consejo se reúnen los siguientes comentarios que deben ser tenidos encuenta en cualquier técnica de recalce:

- “El mejor recalce es el que no se hace”. Los recalces son actuaciones caras, dedificultad técnica y que tienen posibilidades de dañar la edificación; antes de llevar a caboun recalce será necesaria una evaluación minuciosa de las lesiones y la comprobación deque están activas. El diagnóstico puede errarse por falta de experiencia e inseguridad.Puede ayudar al mismo la apertura de catas en algunos puntos, sin sobrepasar la cota deapoyo de la cimentación, con objeto de confirmar nuestras primeras opiniones.

- Si hemos decidido ya la conveniencia de recalzar habrá que tener en cuenta dosactuaciones más: el apeo de la estructura de forma que no interfiera en las fases de obra y

el refuerzo de la estructura, antes o después del recalce para evitar nuevos movimientos,reestablecer las condiciones de rigidez de la misma, etc.

- Realizar un exhaustivo análisis del estudio geotécnico, para ellos tendremos encuenta las conclusiones del técnico redactor, pero sin que tengan el carácter de definitivas.

- Análisis de las lesiones existentes y de la aparición de nuevos daños durante laejecución y, si es posible, durante un tiempo prudencial después.

- Diseñar y controlar en ejecución la puesta en carga de la intervención,minimizando los posibles movimientos no controlados.

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Con objeto de dividir las diferentes técnicas de recalces se hará una clasificación enfunción del plano de apoyo del recalce, comparándolo con el de la cimentación, resultandolos siguientes grupos:

- Recalces Superficiales:- Por encima del plano de apoyo de la cimentación

- En el plano de apoyo de la cimentación- Recalces por bataches

- Recalces Profundos:- Micropilotes- Inyecciones- Jet Grouting

6. RECALCES SUPERFICIALES

Nos referimos en este apartado a aquellos recalces que se realizan por encima o enel plano de apoyo de la cimentación, no suelen ser los más frecuentes ya que sólo sepueden realizar en terrenos con estratos superficiales de buena calidad y ante situacionesmuy concretas, como un aumento de cargas o procesos patológicos en los materiales queconforman la cimentación.

En el primer caso nos encontramos ante recalces por losas (difíciles de realizar enedificios antiguos donde la estructura vertical está formada por muros y no por pórticos,aunque no representa una dificultad insalvable), como siempre habría que resolver latransmisión de cargas de los soportes de acero o los pilares de hormigón a la losa,

cuestión que se soluciona con facilidad mediante conectores con perfiles, chapas yanclajes o armado complementario con acero corrugado.

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Las soluciones realizadas en el plano de apoyo de la cimentación pasan por

“rodear” la misma con vigas de hormigón que luego serán unidas entre sí y con la

cimentación. Muchas de las propuestas tienen serios problemas de ejecución, entre losque podemos citar la dificultad para realizar trabajos de perforación o picado parcial de lacimentación, la merma en sus capacidades mecánicas que las vibraciones de lasoperaciones anteriores provocan, el coste económico, confiar la unión solamente aproductos adhesivos sin la certeza de su comportamiento a largo plazo en ambientesagresivos, etc. Un esquema de algunas de ellas sería el siguiente:

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Parte de las cuestiones anteriores se solucionan con el empleo de agujas metálicassuperiores que transmiten las cargas hasta el recalce, colocando de nuevo rodeando a lacimentación, las agujas metálicas (en condiciones normales se colocarían sin necesidadde apeo y a una distancia máxima de 1,00) se unen al recalce mediante placas metálicas,actuando de esta forma como elemento rigidizador del mismo. Dependiendo el estado delos sistemas la intervención se puede completar uniendo las dos vigas del recalce con

armadura, varilla roscada y tuercas o anclajes armados de morteros, uniendo las agujasentre sí con perfiles metálicos (don ángulos para no descalzar el muro) en el supuesto deun muro en mal estado, etc., aunque, lógicamente, estas cuestiones pueden hacer desistirde este tipo de intervención por su coste.

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7. RECALCES POR BATACHES

Genéricamente podríamos definirlos como los recalces realizados por debajo delplano de cimentación y efectuados por partes (por bataches), dividiendo la cimentación enzonas, descalzando las mismas aprovechando la redistribución de esfuerzos por el “efectoarco” y creando el recalce por debajo de la misma hasta una cierta profundidad;

normalmente se trata de actuaciones superficiales, que no exceden de 3,00 metros delongitud, ya que a partir de cierta altura resultan más económicos otros métodos, como elrecalce por micropilotes.

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Es un sistema idóneo para el recalce de muros con cimentaciones corridas, en losque se puede incluso aumentar el área de reparto, en el caso de cimentaciones aisladascon grandes concentraciones de cargas la actuación se vuelve más complicada congrandes condicionantes de seguridad; en cimentaciones de hormigón en buen estado ocargas pequeñas (viviendas unifamiliares) se puede llegar a hacer sin necesidad de apeoprevio.

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Como se ha comentado, cuando se excava un pozo bajo un muro, éste pierde suapoyo y se crea una “bóveda de descarga”, que transmite las cargas verticales hacia laszonas laterales próximas aún apoyadas sobre el terreno. En estas condiciones resultaintuitivo pensar que la longitud máxima de una batache estará limitada por dos factores: lacapacidad del muro para soportar el hueco abierto bajo él y la resistencia del terrenoadyacente al batache, que debe soportar temporalmente la carga adicional que supone la

eliminación de una parte del apoyo. Por todo esto, parece prudente afirmar que la longitudde un batache no debe exceder de una longitud del orden de 1,20 metros, pudiendohacerlos más pequeños en el caso de que la fábrica o el terreno no estén en condicionesóptimas, aunque a partir de una cierta medida resultaría excesivamente caro.

Por el mismo motivo, debe transcurrir el máximo tiempo posible entre la ejecuciónde dos bataches contiguos, ya que provisionalmente se encontrarán sobrecargados por laeliminación de uno de ellos; por lo tanto hay que buscar un orden de realización de losmismos en los que se conjuguen diferentes premisas como el tiempo necesario para queel hormigón alcance la resistencia necesaria, dejar en último término las zonas máscargadas o que el ritmo resulte adecuado a las necesidades de la obra en plazo y precio.

Un ejemplo sería la figura inferior3

, donde en primer lugar se excavan y ejecutan losbataches número 1, una vez que alcancen la resistencia necesaria se continuaría con losbataches nº 2 y así sucesivamente.

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En cualquier caso, el hormigonado se tiene que hacer con rapidez, para mantener elpozo abierto el menor tiempo posible; una vez realizado, la transferencia de cargas alrecalce, sin que se produzcan asientos o deformaciones adicionales excesivas, es uno delos problemas más importantes, al igual que en las demás técnicas de recalces. En el caso

de los bataches, la transferencia de cargas se produce paulatinamente, a medida que cadauno de los nuevos apoyos sustituye a los antiguos. En este sentido resulta claro que, a noser que el nuevo pozo de hormigón se ponga en carga contra la estructura, es decir, seapriete contra ella mediante algún sistema, la transferencia de esfuerzos irá asociada a unasentamiento adicional. Dicho asiento puede ser debido a varias causas, como el ajuste delas holguras (de ejecución o por retracción del hormigón), defectos en el refrentado entre elrecalce y el cimiento, la deformación elástica del recalce o el posible asiento del nuevoterreno de apoyo. Algunos de los procedimientos que pueden emplearse para controlar latransferencia de cargas son:

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- Retacado con mortero seco, sin retracción; consiste en hormigonar el cuerpo delbatache, dejando una holgura artificial de 25 cm con la cimentación, una vezrealizado el fraguado del hormigón (y su consiguiente retracción) se rellena elhueco dejado con un mortero seco, sin retracción, retacándolo manualmente conla ayuda de barras.

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- Mediante inyección de un mortero sin retracción o ligeramente expansivo, paraello se deja también una holgura artificial entre el cimiento y el recalce,disponiendo de un pequeño encofrado-rebosadero. Una vez fraguado elhormigón del recalce se rellena dicha holgura a través de unos taladros-respiraderos con el mortero, consiguiendo un ajuste perfecto entre loselementos.

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Quizás el único procedimiento que permita controlar con toda seguridad la entradaen carga del recalce sea el consistente en introducir gatos hidráulicos en huecos dejadospara tal fin entre los dos elementos a conectar. Mediante la puesta en carga de estos gatosse consigue producir anticipadamente cualquier deformación elástica, distribuir las cargasen la forma deseada y reducir los asientos adicionales. No es necesario resaltar que todolo dicho anteriormente ralentiza la ejecución de un recalce por bataches, por lo que



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deberán contemplarse los plazos en el diseño de la actuación, con objeto de comprobarque la actuación es compatible con el ritmo de la obra. Por último, parece lógico pensarque una cimentación formada por una secuencia de pozos de hormigón sin unir(solamente por la adherencia física-química que se pueda formar durante el fraguado delhormigón) responda mas frente a alteraciones en el terreno, por lo que deben diseñarsesoluciones de unión entre bataches, que pasarán por el empleo de adhesivos como puente

de unión, empleo de barras de acero corrugado (dobladas – desdobladas) o unionesfísicas con formas encofradas.

Merece la pena comentar una técnica conocida como “Sistema Pynford”, con el quese puede sustituir cimentaciones o zócalos de muros en mal estado por elementos dehormigón armado, todo ello, normalmente, sin necesidad de actuaciones previas deapuntalamientos.

Como se muestra en la figura inferior, se trata de realizar huecos en el elementodañado e introducir unos “castilletes” o estructuras metálicas. Una vez retacadas conmortero sin retracción se procede a demoler los espacios intermedios, transfiriendo la

carga total del muro al sistema de castilletes. Dada la estructura abierta de dichaestructura se puede colocar una armadura continua y hormigonar una viga en la quequeda embutida. El sistema se puede utilizar como paso previo a la realización de recalcesprofundos, combinándolo con dichas técnicas (ya sea habiendo realizado previamente losmicros y uniéndolos a la viga mediante encepados o realizándolos posteriormente)

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8. MICROPILOTAJE

El término micropilotaje se utiliza de forma genérica para referirse a pilotescilíndricos, de diámetro inferior a 300 mm, y elaborados con técnicas y materialesdiferentes, aunque todos ellos tienen las mismas fases de perforación, colocación dearmadura e inyección de lechada o mortero de cemento4.

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Inicialmente, constituyeron un procedimiento de recalce específico, patentado por laempresa italiana Fondedile en el año 1.950, entonces los “pali radice” eran pilotes depequeño diámetro, ejecutados con perforación a rotación y una tubería de entubación de10 cm de diámetro; se colocada en su interior una armadura de una o más barras de acerocorrugado y se hormigonaba manteniendo la presión del mortero en cabeza con airecomprimido mientras se extraía la tubería de entubación. A partir de la fecha y dado la

idoneidad de la técnica para determinados usos, se extendió rápidamente por toda Europaapareciendo innovaciones en todas las fases del proceso.

En la actualidad su uso se encuentra muy extendido, siendo sus principalesaplicaciones las siguientes:

- como sistema de cimentación en determinadas circunstancias, como espaciosreducidos, accesos complicados, terrenos difíciles de perforar, etc.

- En obras de recalces de cimentaciones, por aumento de solicitaciones, procesospatológicos en cursos, alteraciones del suelo, etc.

- Formando muros cortina en excavaciones o contenciones del terreno.- En tratamientos del suelo, para contener deslizamientos.

- Como estructura previa en la construcción de túneles en terrenos difíciles.

De todas ellas, la que se tratará en este tema es la segunda, ya que es una de lastécnicas de recalce más empleada en la actualidad por sus numerosas ventajas:

- Es posible su ejecución en espacios reducidos, a partir de una altura de 2,00 m,ideal para trabajos en sótano de edificios antiguos.

- Los equipos de perforación más potentes (rotopercusión) pueden atravesarprácticamente cualquier tipo de terreno o cimentación.

- Según la técnica la alteración del entorno puede ser mínima.- Dada su esbeltez trabaja casi exclusivamente por fuste (›85%), por lo que no es

necesario que en punta se apoye en un estrato consistente

Por el contrario, presenta algún inconveniente, como que los procesos de cálculosson empíricos (el CTE no los contempla) y sólo se pueden contrastar con pruebas decarga, o que la relación económica por la carga admitida es mayor que en pilotes.

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8.1 PERFORACIÓN

El diámetro de perforación debe garantizar el recubrimiento mínimo de la armaduratubular en toda la longitud del micropilote (no inferior a 30 mm); los diámetros deperforación Dp más habituales en la práctica, aparecen en la tabla inferior con relación aldiámetro de la tubería de revestimiento D (en caso de ser necesaria) y con el diámetro delas armaduras tubulares de que más se emplean:

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Los sistemas de perforación a emplear serán a rotación –recomendables paraatravesar cimentaciones antiguas al provocar menores vibraciones- o a rotopercusión conmartillos de fondo o en cabeza, según la naturaleza del terreno; previamente habrá quedeterminar si se efectuará con entubación metálica para contener los bordes de laexcavación, ésta puede ser recuperable –en la mayoría de los casos- o perdida en caso deexistencia de huecos o cavernas. En suelos inestables frente a los cambios de humedad o

en obras de rehabilitación no se podrán usar fluidos de refrigeración o tratamiento delterreno y sólo se contará con el empleo de aire a presión. Por último habrá que tener losmedios necesarios en el caso de atravesar niveles freáticos (inyección de la zona previahasta conseguir taponar la afluencia de agua y reperforación posterior, entubación perdidadesde la superficie, etc.)

En la figura inferior se muestra las partes principales de un equipo de perforacióngenérico:

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8.2 ARMADURA

Se colocará la armadura a la mayor brevedad posible después de terminar laperforación, esta no llegará al fondo de la misma, quedando a una distancia mínima de 10

cm con objeto de garantizar el correcto paso del material de inyección.La armadura más habitual está formada por tubos de acero –de longitud variablesegún el gálibo existente, aunque en obras de rehabilitación normalmente fluctúan entre1,5 y 3,00 m- con uniones soldadas o roscadas. En caso de utilizar, además de laarmadura tubular, barras de acero corrugadas, será necesario disponer elementos que lascentren o mantengan en la posición adecuada.

8.3 INYECCIÓNDe nuevo, el tiempo transcurrido entre la colocación de la armadura y la inyección

deberá ser el menor posible, no es recomendable en ningún caso que este exceda deveinticuatro horas.

El material a emplear será lechada de cemento (relación a/c 0,50) o mortero decemento (relación a/c 0,60 y contenido mínimo de cemento de 375 kg/m³), vertidos por



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gravedad o inyectados a presión –en la mayoría de los casos-, ambos materiales debensoportar una resistencia característica a compresión, a los veintiocho días, igual o superiora 25 N/mm².

Ya se ha comentado que existen diferentes técnicas de inyección que proporcionandiferentes modelos de comportamiento o resistencias mecánicas, éstas son:

A. INYECCIÓN ÚNICA: Se efectúa en una sola fase, inyectando –desde la punta ala cabeza- la lechada o el mortero por el interior de la armadura tubular para querellene tanto el hueco entre la armadura y el terreno ascendiendo por la coronaexterior, como el interior de dicha armadura. La presión de inyección suelesituarse entre 0,5 pi 1 MPa, siempre que no supere la presión límite delterreno.

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B. INYECCIÓN REPETITIVA: La inyección se realiza en dos fases: en primer lugarse realiza un relleno del taladro con lechada como en el micropilote IU yposteriormente se realiza la reinyección de diferentes modos: a través de lapropia tubería que sirve de armadura y que está provista de válvulas antiretornode efecto simultáneo, mediante un tubo con válvulas simultáneas colocadasentre el terreno y la armadura o mediante conductos de distinta longitudcolocados por el exterior de la armadura. El objeto de está técnica es conseguirun mejor comportamiento mecánico a través de la obtención de mayoresdiámetros de micropilote o la creación de bulbos en los mismos. Acabado elproceso se realiza una inyección final de relleno de la armadura tubular



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C. INYECCIÓN REPETITIVA SELECTIVA: Realizada mediante inyección a presión(pi 1 MPa) de la perforación, desde el interior de la armadura tubular, con dobleobturador, a través de manguitos instalados en dicha armadura. La distanciaentre manguitos no será superior a 1 m. Previamente, la corona anular entre latubería de armadura y la pared del taladro debe rellenarse con una lechada desellado que sirva de cierre, e impida a la inyección a presión escapar hacia lasuperficie. Acabado el proceso se realizará una inyección final de relleno de laarmadura tubular.



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8.4. EJECUCIÓN.

Resulta habitual la ejecución de micropilotes inclinados por dos motivosprincipalmente: para mejorar el comportamiento frente a empujes horizontales o paraaumentar la longitud de encuentro entre la cimentación que atraviesa y el micropilote; enningún caso la inclinación de dicho micro con la vertical debe ser superior a 20º, ya que se

dificulta en gran medida la ejecución (inestabilidad de paredes de perforación, mayordesviación de la misma, mayores dificultades para el emboquillado de la armadura tubulary mayores necesidades de espacio libre debido a la inclinación del mástil de perforación).

Una vez efectuada la inyección del micropilote se deberá proceder a la conexión deéste con la estructura o con el resto de los micropilotes.

En el caso de recalces en que la unión entre la cimentación existente y losmicropilotes se realice de forma directa es recomendable eliminar la inyección en la zonade encuentro (mediante chorro de arena a presión normalmente) y rellenarlo de nuevo conlechada o mortero sin retracción para garantizar el contacto efectivo.

En la tabla inferior se muestran valores orientativos para la tensión rasante entre lainyección y la cimentación preexistente. Estos valores se pueden mejorar mediante elempleo de morteros especiales para este tipo de aplicaciones.

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En otros casos la transmisión de cargas desde la cimentación a los micropilotes se

puede realizar mediante encepados y elementos de conexión, como se muestra en la

figura inferior:



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Este tipo de actuaciones presentan muchas incertidumbres que habrá que despejar:

estado de la cimentación y su respuesta frente a la perforación y los nuevos esfuerzos decompresión, espacio libre para colocar pasadores metálicos, sistema de apriete depasador y estabilidad en el tiempo de la tensión, etc.

Aún resulta más complicado cuando sólo se puede acceder a una cara del murolesionado –como el caso de los muros medianeros-, ya que la transmisión de cargas a losmicropilotes se realiza “fuera de ejes”. A modo de ejemplo se presentan dos solucionespropuestas por diferentes autores.

En la primera de ellas5 se resuelve mediante el empleo de ménsulas (aunque en lafigura aparecen de hormigón armado, también podrían realizarse con perfil metálico),como principales inconvenientes se encuentran el empleo de vigas centradoras o parejasde micros para evitar la deformación a flexión del micropilote, la necesidad de descalzar

por puntos la cimentación existente o la dependencia del estado de la cimentación parasoportar apoyos puntuales, entre otros.

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En segundo término se presenta una solución diferente, dada por Francisco SerranoAlcudia6, en ella se descarga la cimentación existente mediante el empleo de soportesmetálicos anclados al muro, a la ventaja de no descalzar la cimentación se opone lanecesidad de contar con muros en buen estado o, de la misma forma que el anterior, lautilización de vigas centradoras.

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Por último, cuando el recalce no coincide físicamente con la cimentación, el principalproblema radica en la correcta transmisión de las cargas a los micropilotes, en lasimágenes inferiores se presentan dos técnicas para la ejecución del encepado:

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9. INYECCIONES EN EL TERRENO

Se trata de técnicas que consisten en la introducción a presión de una mezcla fluidaen el terreno, con objeto de modificar sus características, normalmente reducir supermeabilidad y aumentar la compacidad y por tanto su capacidad portante. En función dela presión de trabajo y los resaltados obtenidos se pueden clasificar en:

- Inyecciones de impregnación o relleno: consisten en la sustitución del agua y/ogas intersticial en un medio poroso o el relleno de fisuras o huecos por unalechada inyectada a baja presión (del orden de 1 MPa = 1 N/mm² = 10 bares), deforma que no se produzcan desplazamientos significativos en el terreno. Elsistema de inyección más extendido es el de “tubos- manguitos” ya que consigueun mejor control de la inyección, permite diferenciar tramos de taladro según lasadmisiones pudiendo insistir con reinyecciones en donde sea preciso, o inclusoutilizar productos diferentes por tramos, según las propiedades del terreno.

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La lechada que se inyecta normalmente es de cemento-agua, para corregir suinestabilidad –las partículas sólo se mantienen en disolución mientras se lesaplica una energía de agitación- se suelen emplear aditivos como bentonita oarcillas. Frente a la ventaja de su economía se encuentra la desventaja de que elelevado tamaño de sus partículas sólo permite tratar terrenos muy permeables,en otros casos tendremos que utilizar lechadas de arcilla, geles, resinas, etc.

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- Inyecciones de compactación: similar al anterior, pero el empleo de más altas

presiones permite la compactación por desplazamiento del terreno y, por lotanto, una zona mayor de terreno mejorado. Las mezclas empleadasnormalmente son morteros secos, de arena redondeada media y un 12% de

cemento, con una resistencia de 40 kp/cm²

- Inyecciones de compensación, basadas en secuencias de inyecciones conobjeto de conseguir eliminar los asentamientos que se producen por subsidenciadel terreno en la excavación de túneles, según el ritmo de inyecciones (inicialeso de pretratamiento o posteriores) la presión puede llegar a 60 bares.

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!5>3 Entre los inconvenientes de este sistema se encuentran el posible encarecimientopor la imposibilidad de fijar el volumen de inyección necesario o el levantamiento y/o girode elementos estructurales por el empleo de una presión excesiva. El uso más extendidoen la rehabilitación de edificios es el de la consolidación de terrenos bajo edificios, en laimagen inferior se realizan previamente inyecciones a baja presión en el perímetro delsuelo a tratar, con objeto de delimitar el volumen del suelo que queremos mejorar y reducirel coste de la intervención.

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Aunque se cita en numerosas publicaciones la mejora de la cimentación medianteinyecciones, lo cierto es que esta técnica está mediatizada porque la perforación con lastécnicas normales de inyección (perforaciones de 5 centímetros, separadas en torno a2,00 metros) podría causar lesiones en las cimentaciones antiguas y también porqueresulta imposible conseguir un reparto homogéneo de la inyección a través de la estructuradel cimiento.

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10. JET GROUTINGSe trata de una técnica que consiste en la desagregación del suelo, mezclándolo y

parcialmente sustituyéndolo, por un agente conglomerante (normalmente cemento). Larotura del terreno se consigue mediante un fluido con alta energía que puede incluir lalechada de cemento. Existen diferentes técnicas:

- Sistema de fluido único: Cuando la rotura y cementación se realiza con un chorrode un fluido a alta presión (normalmente una lechada de cemento). Seconsiguen diámetros de suelo tratado de 50 a 80 cm. Es el que se emplea en larehabilitación de edificios.

- Sistema de doble fluido: Cuando la rotura y unión posterior se realiza por unfluido asistido por un chorro de aire a presión que actúa como segundo fluido. Seconsiguen columnas de 80 a 200 cm.

- Sistema de triple fluido: Con este sistema la desagregación del suelo seconsigue por un chorro de agua a alta presión, asistido por un chorro de aire apresión, utilizando como tercer fluido una lechada para conseguir la unión de laspartículas. Se consiguen diámetros de hasta 300 cm.

Los parámetros de trabajo utilizados por la maquinaria de jet-grouting se encuentrannormalmente, comprendidos en los siguientes intervalos.



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Su ejecución responde normalmente a los siguientes pasos:

- 1. Perforación mediante martillo de fondo o corona del taladro guía(normalmente con revestimiento), con diámetros análogos a la técnica demicropilotaje.

- Introducción del monitor de inyección previsto de 1, 2 ó 3 jets y comienzo deinyección

- Inyección de agua o aire a alta presión y de lechada a media presión. Seprocede de abajo hacia arriba, con velocidad de elevación entre 40 y 80 cm/miny girando lentamente el varillaje (3 a 10 rpm)

- Final de la operación cerca de la superficie.

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Como ya se ha indicado, la mejora de terreno en el entorno de los edificios es suuso en trabajos de rehabilitación.

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ANEXO Nº 1: EJEMPLO DE CÁLCULO DE MICROPILOTES A modo de ejemplo se presenta el cálculo que realizó “NB35 Ingeniería” en unaobra de rehabilitación, en la que frente a un aumento de cargas hubo que colocar un nuevosoporte metálico desde la planta sótano.

Después de la realización del Estudio Geotécnico correspondiente se comprobóque la capa resistente del terreno aparecía a partir de 5,00 metros de profundidad desde lacota del sótano y por eso se optó por realizar una cimentación mediante micropilotes.

A efectos de cálculo se partió de un diámetro de micro de 114,30 mm y espesor 9mm, con un empotramiento de 15,00 metros (medidas y técnica habitual a partir de lasdimensiones del entorno de trabajo tan reducidas, hubo incluso que rebajar el terreno 50cm para que el carro de perforación llegara al muro, ya que los techos abovedados deladrillo lo impedían) y se realizaron las comprobaciones por dos métodos: El método deMichel Bustamante recogido en el artículo “Un método para el cálculo de los anclajes y delos micropilotes inyectados” y el método recogido por el Ministerio de Fomento en la “Guía

para el diseño y la ejecución de anclajes al terreno en obras de carreteras” . Ambosmétodos son similares y están basados en resultados empíricos obtenidos en suelos deFrancia (Método de Bustamante) y de España (Método del Ministerio de Fomento).

El resto de los datos son:- Carga recibida por el soporte: 68,50 toneladas- Propuesta: Cimentación de 3 micropilotes (para asegurar la estabilidad)En las siguientes páginas se muestra el proceso de cálculo que se llevó a cabo.

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