Geotecnia de la Edificación
1. Profundidad o Capa Activa
Se denomina capa activa a la profundidad a partir de la cual se dejan de sentir los cambios estacionales de humedad y, por lo tanto, los puntos por debajo de la misma no sufren movimientos.
2. Diferencias entre Clima Monzónico y Saheliano en Relación con sus Efectos sobre Estructuras Cimentadas Superficialmente sobre Arcillas Expansivas
Clima Monzónico
Se caracteriza por tener estaciones muy marcadas y periodos secos muy largos. Cuanto más baja sea la humedad inicial, más se hincha si llega a saturarse. Si una arcilla está saturada, no hincha. Lo mismo da construir en invierno que en verano. Si construyes en invierno, al llegar el verano el suelo se contrae y la edificación asienta en las esquinas (grietas a 45º) y verticales en la cubierta. Si construyes en verano, al llegar el invierno la edificación se hunde en el centro y el suelo se hincha por los extremos. El adecuado tratamiento en este clima es la sustitución total del terreno.
Clima Seco o Saheliano
Cuenta con un déficit permanente de humedad. La capa activa es muy profunda y la humedad fluye hacia la zona protegida (terreno bajo del edificio), produciéndose un levantamiento monótono en cúpula, pudiendo tardar entre 3 y 5 años en manifestarse, y puede concentrarse localmente (tuberías frías). Se da en Sudáfrica. En los bordes, las diferencias de asiento son acusadas (gasolineras, aceras amplias). Cualquier otro motivo que produzca humedad puede dar lugar a problemas: cambios climáticos hiperanuales, cambios de nivel freático por obras cercanas, excavaciones, drenajes, rotura y fugas de conducciones, existencia de árboles (las raíces buscan zonas húmedas, producen asientos) y tala (se daría hinchamiento), etc.
3. Colapso de Suelos: Definición y Tipos de Suelos Afectados
El colapso consiste en un asiento brusco, grande y espontáneo por humectación (inundación), a veces casi independiente de la carga.
Se puede dar en:
- Suelos finos limosos de baja densidad, débilmente cementados y semisaturados.
- Rellenos mal compactados «muy del lado seco».
4. Condiciones para el Colapso del Suelo
En general, el colapso se produce cuando el grado de saturación (Sr) es inferior a cierto valor crítico. En suelos granulares, este valor está comprendido entre el 40 y el 60 %.
5. Concepto de Compactación
La compactación es el proceso por el cual se consigue que el suelo expulse aire de sus poros y las partículas se reordenen en una estructura más densa, con muy escasa o nula modificación de su humedad.
6. Refuerzo Somero Mediante Inyecciones
Los productos más comunes son la lechada o morteros de cemento, ya que resultan económicos y fáciles de ejecutar. Aunque las empresas especializadas en este tipo de tratamientos tienen una numerosa lista de productos aplicables en casos especiales. Cuando no se puede controlar el fluido, y para evitar pérdidas del mismo debido a la permeabilidad del cimiento y terreno circundante, se puede realizar previamente un recinto de confinamiento mediante tablestacas, hormigón, etc.
7. Refuerzo Somero Mediante Duchado y Cosido
Se pueden emplear para este fin vigas de hormigón con o sin bulones. Obviamente, la introducción de estos últimos permite aportar una compresión adicional.
8. Factores que Determinan la Longitud de un Batache
La longitud de un batache depende de:
- La capacidad del muro para soportar el hueco abierto bajo él.
- La resistencia del terreno adyacente al batache, que podrá soportar temporalmente la carga adicional.
9. Refuerzo Profundo Mediante Micropilotes
Los micropilotes son pilotes de pequeño diámetro (100-300 mm) y elevada resistencia, tanto a compresión como a tracción.
Algunas de sus características principales son:
- Se perforan con maquinaria similar a la de ejecución de sondeos o anclajes.
- Los refuerzos mediante micropilotes no requieren, en general, descalzar las cimentaciones.
- La ejecución de micropilotes perturba poco el terreno y la cimentación.
- No produce casi ruidos ni vibraciones.
- Resultan muy versátiles.
10. Diferencias entre los Tres Tipos de Inyecciones
Impregnación o Penetración por Permeabilidad
En esta inyección no se pretende romper la estructura del suelo, sino penetrar con el fluido inyectado en los poros del mismo. Por ello, el factor fundamental que controla tanto el tipo de fluido como el sistema de aplicación es la permeabilidad del terreno. Parámetros a controlar: volumen inyectado, presión y caudal.
Fracturación
Consiste en inyectar una lechada fluida a presiones más elevadas para romper la estructura del terreno, desplazándolo localmente y dejando penetrar el fluido por los nuevos caminos abiertos. Una vez endurecida, la inyección queda formando betas o lajas en el interior del suelo. Efectos: aumento de la densidad y las tensiones efectivas del terreno tratado, reducción de la permeabilidad.
Compactación
Con morteros densos que compactan el terreno. Consiste en introducir un mortero muy espeso en el terreno a través de perforaciones previamente realizadas. El mortero inyectado a presión va ocupando progresivamente un espacio, al mismo tiempo que desplaza el suelo circundante, densificándolo.
Sismos
1. Hipocentro o Foco
Es la zona en la profundidad de la tierra desde donde se libera la energía en un terremoto. Puede estar a muchos kilómetros de la superficie.
2. Epicentro
Punto de la superficie de la tierra que está sobre el hipocentro. Es, generalmente, la localización de la superficie terrestre donde la intensidad del terremoto es mayor.
3. Intensidad Sísmica y sus Escalas
Parámetro que cuantifica el daño causado por el terremoto en un punto determinado. Este parámetro se obtiene mediante encuestas e informes técnicos locales.
Escalas:
- Mercalli modificada: I-XII
- Medvedev-Sponheor-Karnik: Grados I-XII
- Escala Macrosísmica Europea: Grados I-XII
4. Diferencia entre Intensidad Epicentral e Intensidad Local
El valor máximo de la intensidad (intensidad epicentral) es una medida del tamaño del terremoto. El valor de la intensidad en un punto es una medida de los daños en ese punto (intensidad local).
5. Isosistas
Las isosistas son líneas que definen los contornos de igual intensidad local. Se puede generar un mapa de isosistas.
6. Instrumentos para Medir Movimientos o Aceleraciones Provocadas por un Terremoto
Sismógrafos o acelerómetros.
7. Efecto Local en la Amplificación Sísmica
Modificación de la señal sísmica debido a condiciones geológicas y topográficas. Cuando hay depósitos de suelos blandos apoyados en un sustrato rocoso, se produce una amplificación de la señal, una mayor duración de la misma y una modificación de su contenido de frecuencias.
8. Mecanismos de Amplificación
- Amplificación geométrica.
- Amplificación por resonancia (dinámica).
9. Magnitud e Intensidad de un Terremoto
Magnitud: cuantitativo, indica la energía liberada por el terremoto.
Intensidad: cualitativo, describe cómo ha afectado el terremoto a un lugar específico.
Túneles
1. Razones para la Construcción Subterránea
Permite actividades no posibles y optimizar en superficie (por economía, medioambiente, etc.). Aprovechar características del medio subterráneo: aislamiento, opacidad, protección natural.
2. Razones del Uso de Túneles
- Aislamiento y protección: ciudades y templos subterráneos.
- Almacenamiento: bodegas, cisternas romanas.
- Medioambientales: alcantarillados, pasos de fauna.
- Topográficas: aprovechamientos hidroeléctricos.
- Creación de nuevos espacios: Louvre, carreteras.
3. Sección Típica y Denominaciones
Un túnel típico consta de: hastial, clave, sostenimiento, revestimiento, perfil de excavación, solera y contrabóveda.
4. Etapas Constructivas del Método Belga o Tradicional de Madrid
- Excavación de la galería. Excavación de la bóveda.
- Hormigonado de la bóveda.
- Excavación y hormigonado de hastiales.
- Excavación en destroza.
- Excavación de la contrabóveda.
- Hormigonado de la contrabóveda.
- Hormigonado de la solera y colocación de la vía.
5. Secuencia Constructiva del Método de Perforación y Voladura (NATM)
Topografía, perforación, carga de explosivos, voladura, ventilación, carga, saneo, sostenimiento.
6. Clasificación de Tuneladoras
Para Rocas:
- Topos
- Escudo simple
- Escudo doble
Para Suelos:
- Escudos sin presión
- Escudos de presión de tierras
- Escudos de lodos
Multimodales
Características de Túneles en Diferentes Tipos de Rocas
Túneles en Granito, Gneis y Cuarcita
Rocas duras y resistentes. Presentan diaclasas (descompresión y enfriamiento). La meteorización puede ser variable, generando jabre. Atención a fallas y filones.
Túneles en Basalto y Rocas Volcánicas
Rocas duras. Diaclasas (enfriamiento), disyunción columnar. Meteorización variable (almagres, arcillas expansivas). Alternancia en capas competentes e inconsistentes. Chimeneas, diques. Estratigrafía compleja: debris-flows, ciclos volcánicos, productos variados (tobas, lapilli, lavas ácidas o básicas) producen secuencias complicadas.
Túneles en Conglomerados y Areniscas
Composición: heterogeneidad, tamaño de los clastos. Dureza de clastos silíceos. Diaclasas principales. Fallas. Explosivos: efectos en la perforación y fragmentación. Alternancia con otros niveles. Masivas vs. tableados. Techos planos. Areniscas calcáreas, arcillosas, intermedias. Más blandas, mejor recortables.
Túneles en Calizas y Margas
Dureza (EM=3), buen recorte. Solubilidad, karst. Acuíferos. Arcillas de descalcificación. Calizas tableadas. Fallas. Comportamiento de margas intermedio entre caliza y lutitas, depende del contenido de arcillas y carbonato.
Túneles en Pizarras, Esquistos y Filitas
Rocas metamórficas. Dominan las juntas de esquistosidad. Resistencia variable: grado de metamorfismo, porcentaje de sílice. Problemáticas en fallas. Baja resistencia de las juntas (esquistosidad), minerales tipo cloritas o incluso grafito. Túneles al hilo de las capas: ¿Cómo se excavan? ¿Cómo se sostienen? Dirección túnel-dirección capas. Meteorización. Descompresión. Inestabilidad.