Patologías en cimentaciones. Posibles causas Introducción De todos los posibles tipos de patología que puede sufrir la edificación, las estadísticas demuestran que son las patologías ligadas a las cimentaciones las que mayores costes global globales es conlle conllevan van.. Además Además tienen tienen gran gran repercu repercusió sión n social social,, lo que las hace hace más notorias: por la complejidad propia de su reparación, porque suponen una fuerte alteración y hasta interrupción del uso del inmueble, y porque suelen involucrar a colindantes e incluso poderes pblicos. !rge como en ningn otro caso determinar las causas y cuanto antes dar una solución al problema. "in embargo la diagnosis de este tipo de patologías no es ni mucho menos inmediata. Deben anali#arse los síntomas, esencialmente grietas y movimientos sufridos por el edificio $giros, asientos, despla#amientos, etc% para de ellos deducir qu& mecanismo los ha originado. originado. A la vista de la cimentación cimentación e'istente e'istente y del conocimiento conocimiento geot&cnico geot&cnico del terreno de apoyo, se podrán deducir las causas del comportamiento conjunto estructura(terreno(cimiento que son el verdadero origen de la patología producida. )s muy importante seguir esta metodología, porque sino la reparación se quedará en algo est&tico o superficial. *a patología se reproducirá superficialmente y lo que es más grave grave continuará su proceso de deterioro deterioro más oculto, oculto, con lo que unas simples grietas en paramentos mal diagnosticadas pueden llevar, en ltimo e'tremo, al colapso del inmueble. +inalmente, conocida la causa se disearán las medidas reparadoras a adoptar. -stas pued pueden en ir desd desdee la actu actuac ació ión n sobr sobree la estr estruc uctu tura ra prop propia iame ment ntee dich dicha, a, a las las modificaciones de las propiedades geot&cnicas del terreno $tratamientos de mejora y refu refuer er#o #o%, %, pasa pasand ndo o por por los los cono conoci cido doss reca recalc lces es de la cime ciment ntac ació ión n e'is e'iste tent nte. e. )n la presente ficha vamos a anali#ar las causas básicas de fallos de cimentación. !na primera clasificación sería: ausas intrínsecas: Defecto de proyecto. Defecto de ejecución. ausas e'trínsecas: /ariaciones en las hipótesis de proyecto. /ariaciones en las condiciones del entorno.
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Causas
intrínsecas
de
fallos
de
cimentación
"e agrupan aquí los fallos de cimentación consecuencia de la interacción entre el terreno y la propia cimentación de la construcción afectada. 2.1.
Defectos
de
proyecto
"on errores de concepción, de diseo o cálculo del proyecto. "on errores previsibles por lo que si se tienen en cuenta en el diseo y cálculo de la edificación, el riesgo de
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que provoquen daos se minimi#a. )numeramos aquí no todas pero sí algunas de las posibles causas de problemas derivadas del proyecto: +alta de capacidad de carga: cimentación insuficiente o capacidad de carga del suelo insuficiente. )sfuer#os no contemplados, por ej. por olvido de algunas sobrecargas de e'plotación. onocimiento insuficiente del suelo. *o que deriva en la ignorancia de riesgos especiales geot&cnicos. *as causas pueden ser: escase# de reconocimientos previos del terreno, mala interpretación de los mismos, no consideración de los fenómenos de agresividad, etc. obra importancia en terrenos con especiales características: Arcillas e'pansivas "uelos colapsables 0ellenos antrópicos "uelos blandos naturales 1nfravaloración del riesgo geot&cnico, conocido &ste. asos así pueden ser: desprecio de los efectos que produce la falta de homogeneidad de un suelo o las distintas profundidades de aparición de la roca en planta, desprecio de los efectos de la potencial e'pansividad o de posible subpresión o fenómenos de subsidencias, procesos de disolución, etc. Defectos en la evaluación del terreno: asientos calculados no tolerables por la estructura, esfuer#os parásitos en pilotes $olvido del efecto de asiento de terrenos flojos o rellenos recientes%, etc. )fecto grupo en pilotes: defectuosa estimación del efecto grupo en pilotes flotantes, no consideración de los esfuer#os laterales o del ro#amiento negativo, etc. Ausencia de consideración del bulbo de tensiones de la cimentación propia, y su alcance. 2ero tambi&n de cimentaciones colindantes, que podrían suponer una carga oblicua sobre nuestra cimentación: habrá que considerarla en cálculo y prever un proceso constructivo adecuado $no vayamos a provocar daos a otras edificaciones%. 1gnorancia de las condiciones de contorno, es decir no consideración de las condiciones del entorno de la estructura proyectada: posibles socavaciones, arrastres, descalces, agotamientos, rebajamientos de nivel freático, etc. 3eterogeneidades: distribución irregular de las cargas, o e'cesiva e'centricidad de las mismas a nivel de cimentación. 2.2. Defectos de ejecución 4o deben confundirse con los errores de proyecto por ser ejecución de &stos. *os defectos de ejecución normalmente responden a un deficiente ontrol de alidad. 2or tanto, en principio son evitables. Algunos errores de ejecución podrían ser: Apreciación errónea de los estratos resistentes, confundidos con capas de poco espesor, bolos erráticos, etc. )rrores de replanteo 5ala calidad de los materiales, en especial hormigones. Deterioro de #apatas, losas o muros por escasa calidad de los materiales: grietas de retracción por mala dosificación del hormigón, materiales con resistencia inferior a la requerida en proyecto, etc. Degradación del material, suele ir unido al anterior: hormigón no resistente a la agresividad del terreno, recubrimientos insuficientes, madera, metal, etc...
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*avado del hormigón en cimentaciones superficiales o profundas, colocado en presencia de aguas en movimiento. )rrores en la colocación de armaduras, confusión de diámetros de armado, ausencia de separadores, etc... 2roblemas de fraguado, unidos a errores de vertido, de dosificación, de curado... imentaciones profundas mal ejecutadas $fondo no bien limpio, cortadas, lavadas,...% o de baja calidad y e'cesiva carga portante de cálculo. 0otura o corte de pilotes, rotos durante la hinca o pilotes hincados en arcilla blanda que no han sido rehincados debidamente, fallo de los empalmes en pilotes de acero o de madera, defectuosa e'tracción de la entubación en el caso de pilotes hormigonados in situ, etc 0ellenos estructurales. Defectos de compactaciones en cimentaciones sobre rellenos estructurales $sustituciones de terreno o mejoras de terreno%.
Defectos de ejecución de pilotes hormigonados in situ: 1ntrusión de terreno por defectuosa e'tracción de la entubación
Causas
extrínsecas
de
fallos
de
cimentación
"on las derivadas de la actividad humana a lo largo del tiempo, así que son variables por definición y difícilmente previsibles. "e engloban tanto los cambios en el propio edificio como en el entorno, y en cualquier caso, modifican sustancialmente las condiciones para las que se diseó la cimentación.
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3.1. ariaciones en las !ipótesis de proyecto"e trata de las modificaciones al proyecto del propio edificio que pueden afectar a la cimentación. 6 esto puede ocurrir de varias formas, entre ellas: Aumento del nmero de plantas sobre rasante. 4ecesidad de profundi#ar la cimentación en toda o parte de la estructura, para ganar sótanos o bien fosos industriales, cámaras acora#adas, etc. 1ncrementos de sobrecargas de uso. Aumento de la actividad que precise la aparición de elementos no previstos $fichero, etc% o bien un cambio de actividad y consecuentemente de las cargas. 1ncluso solicitaciones dinámicas de maquinaria, no previstas inicialmente. ese de la actuación de fuer#as que disminuían o contrarrestaban las cargas.
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0ehabilitación o adecuación al uso sobre todo en plantas bajas. ambio de función de la estructura y normalmente conlleva una redistribución de cargas, con una nueva distribución de pilares, apertura de huecos no previstos en muros de fachada, etc. 3.2. ariaciones en las condiciones del entorno. "e trata aquí de las afecciones del entorno a la cimentación que tienen su origen en la actividad del hombre y por tanto no previsibles en proyecto. )s imposible prever en el proyecto inicial modificaciones futuras y menos an del entorno. "in embargo muchos de estos problemas se evitarían de considerarse adecuadamente cuando se proyectan esas actuaciones posteriores. )s el caso de e'cavaciones, tneles o edificios de nueva construcción en las pro'imidades de edificios e'istentes. )s decir, muchas veces estaríamos ante defectos del proyecto de la actuación posterior, cuyas consecuencias se ven en pree'istentes pró'imos $en cuyo proyecto no podían preverse, evidentemente%.
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2ara ilustrarlo con ejemplos, vamos a enumerar aquí algunas posibles variaciones del entorno: argas adyacentes: alteración general producida por construcción en las inmediaciones. 1nducción de movimientos complementarios: asientos, despla#amientos y giros. )n cimentaciones por pilotes: empujes hori#ontales y ro#amiento negativo. +enómenos de inestabilidad y desli#amiento: por socavaciones, arrastres, erosiones ...
)mpujes hori#ontales producidos por cargas superficiales
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1nestabilidades y desli#amientos inducidos: )'cavación y desmonte al pie de laderas )'cavaciones en la base de muros "ocavación "upresión de la vegetación 5odificación de la escorrentía superficial )'cavaciones pró'imas al aire libre o subterráneas. 2roduciendo una disminución de la capacidad de carga de la cimentación, e'cesiva deformación del
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suelo, asientos superficiales junto a #anjas y taludes, descalce de cimentación, afección al bulbo de presiones, etc. *a afección de las e'cavaciones a cielo abierto depende de varios factores a considerar si queremos disminuir el riesgo para las construcciones pró'imas. +undamentalmente: aracterísticas del terreno 2rofundidad de la e'cavación Distancia hori#ontal de la e'cavación a la edificación pree'istente. /elocidad de e'cavación 7iempo que permanece abierta 0igide# de la contención y elementos de soporte lateral $anclajes, entibación...%
0elaciones empíricas entre la profundidad de e'cavaciones y los movimientos superficiales a distintas distancias $rofts et al., 89;%
)n el caso de las e'cavaciones en profundidad, los factores a considerar fundamentalmente son: (aracterísticas del terreno y estado tensional $cargas soportadas, cimentaciones bajo las que discurrirá: profundidad, bulbo de presiones, ....% ("istema constructivo de la propia e'cavación: maquinaria, velocidad, sostenimiento, revestimiento, etc.... (/ariables determinantes del riesgo: D diámetro de la 3 profundidad de la < distancia a edificios pró'imos $medida a eje de la e'cavación%
e'cavación e'cavación
2arámetros a considerar en el proyecto de e'cavaciones profunda
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= /ibraciones y efectos dinámicos. Alteración de las condiciones de equilibrio del suelo producida por vibraciones o percusiones en las pro'imidades de la estructura. Dependen del tipo de edificio y de las características de la vibración: intensidad, duración y frecuencia. "us efectos dependerán del tipo de terreno $por ej. tendrá mayor afección en arenas poco densas% y de si hay capas transmisoras: costras, vetas cementadas, etc. )stos son algunos de los efectos que pueden provocar sobre el terreno: densificación de arenas sobrepresiones intersticiales en arcillas licuefacción de suelos limosos "e han desarrollado criterios empíricos para su previsión en el caso de impactos, procesos de hinca... como los de Arte>ell y +armer $89?@%. De forma que se llega a determinar la magnitud de los daos en función de la velocidad de propagación de la vibración. A tener en cuenta cuando se proyectan impactos como voladuras o hinca de pilotes: Daos ligeros: 8;(8 mm B sg. Daos graves: ;(8; mm B sg. = 5odificaciones del contenido de humedad y el nivel freático. *a variación del nivel freático modifica las presiones efectivas sobre cimentaciones profundas y provoca fenómenos de subsidencia B subpresión en el resto. 2uede tener muy diversos orígenes: Desaparición de bombeos de sistemas de riego o abastecimiento 2rocesos de desecación como ejecución de po#os de bombeo, drenajes, plantación de árboles de desarrollo rápido, etc +ugas antrópicas: roturas o escapes de conducciones subterráneas, canales, piscinas, colectores... *a ejecución de tneles, pantallas $soterramientos%, pueden producir bien un efecto Cdren o bien efecto de barrera. )'cavaciones que producen un rebajamiento del nivel freático en obras. Consideraciones finales )s imprescindible una adecuada diagnosis de las causas. Determinadas las causas de los daos, si &stos tienen su origen en la cimentación, podremos plantear la forma de reparación más adecuada y tambi&n de qu& forma acometerla con el menor perjuicio posible para el propio edificio y para los colindantes.
)n cualquier caso, es muy importante que los daos a la cimentación se resuelvan en profundidad. *as reparaciones someras, p.e. grietas en tabiques, resultan contraproducentes puesto que ocultarían los síntomas durante más tiempo, permitiendo que el dao real a la cimentación aumente progresivamente. *os daos a la cimentación pueden tener graves consecuencias para la edificación, llegando incluso al colapso. 2or lo que debe preverse cualquier riesgo desde la fase de proyecto. onsiderando no sólo nuestra propia cimentación, sino las afecciones que pueda tener nuestra actuación sobre cimentaciones pró'imas. 6 despu&s, debe ponerse el debido cuidado y control en la ejecución. *as cifras de siniestros ya habidos, justifican sobradamente el coste de ensayos de control de calidad. on ellos se detectan sobre la marcha los defectos intrínsecos de la cimentación y pueden subsanarse. /eremos alguno de esos ensayos en fichas sucesivas y comentaremos algunas de las patologías habituales en distintos tipos de cimentación. "I"#I$%&'()' - “Patología y recalces de cimentaciones” Luis Sopeña Mañas. Ponencia dentro de las Jornadas sobre cimentaciones en el Código !cnico de la "di#icación. -
C"$"%. “
$iagnosis
y
causas
en
patología
&''( de
la
ei#icación”.
Manuel
Muño)
*idalgo.
- “Pre+ención y soluciones en patología estructural de la edi#icación”. Manuel Muño) *idalgo. ,,
Las Patologías que aparecen en las estructuras como consecuencia de problemas originados en lascimentaciones provocan daños que a veces pueden concluir en colapsos, lo que conlleva pérdidas materiales y hasta de vidas humanas. Trataremos aquí de determinar las causas más frecuentes y sus efectos en las construcciones. Para evitar estos tipos de patologías constructivas , recordamos la importancia que significa un correcto análisis del proyecto y el control permanente en la eecuci!n de las obras.
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1 Causas o
1.1 Cimentación Superfcial
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1.2 Cimentación Prounda
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1.3 Muros Pantallas
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1.! "tros 2 #ncidencia en las $structuras 3 %ormativa
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3.1 &rtículos 'elacionados
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3.2 $nlaces $(ternos
Causas
"stos fallos estructurales pueden originarse en la interacci!n entre el terreno y la estructura# el terreno recibe las cargas trasmitidas y se deforma bao esta p resi!n. $abemos que el terreno no es una masa homogénea de tierra, como otros materiales construidos por el hombre# el terreno es heterogéneo, es decir, que posee distintos componentes que lo integran %)ridos, arcillas , tierra vegetal, residuos orgánicos o inorgánicos, restos de construcciones o antiguas cimentaciones, agua, etc& , por esta ra'!n en muchos casos es difícil evitar que se produ'can asientos diferenciales entre diferentes elementos de apoyo, pues el material que subyace bao estos cimientos puede comportarse en forma distinta. Tanto la resistencia como la deformabilidad del terreno no son constantes y pueden ser afectadas entre otras, por causas como( •
Modifcaciones en el contenido de *umedad.
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+avado de )ridos.
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,isoluciones.
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&ctividades de la construcción en )rea pró(ima.
"ntre los diversos factores que generan fallos, encontramos tres grupos( • • •
1. Cimientos- ,eterioro de los materiales 2. Cimientos- Mal comportamiento 3. Acción de las Cargas- #ncremento o variaciones no contempladas por proecto
) continuaci!n, señalaremos las causas más frecuentes de fallos de acuerdo al Tipo de *imentaci!n.
Cimentación Superfcial "n las cimentaciones superfciales pueden ocasionarse fallos por alguna o la combinaci!n de las siguientes causas(
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Socavación arrastre de fnos. Cimentación apoada sore rellenos mal compactados o /o0os. $(istencia de arcillas e(pansivas o suelos colapsales.
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$(istencia de an0as rellenas mal compactadas.
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undimiento de ouedades o cavernas no detectadas en etapa de estudio
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inicial. •
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Cimentaciones en laderas4 donde pueden producirse enómenos de reptación o desliamientos provocados por la e(cavación. eterogeneidad de la cimentación o del terreno4 ue provoca asientos dierenciales entre apoos.
Cimentación Prounda "n las cimentaciones proundas pueden ocasionarse fallos por( •
'oamiento negativo.
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+os empu0es laterales sore pilotes pueden provocar esueros de /e(ión no calculados en el dimensionamiento.
Muros Pantallas "n muros de contención y pantallas puede ocurrir( 5allo en los apuntalamientos o en ancla0es.
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&cción del agua por empu0e sore el trasdós del muro como consecuencia de soreelevaciones del nivel re)tico. 6aloración incorrecta de las acciones.
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"tros •
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Por movimientos sísmicos en terrenos granulares saturados4 puede ocurrir licueacción. +a congelación 7o descongelación del terreno puede producir asientos o levantamientos del terreno 8aunue no es un enómeno usual en la maor parte de $spa9a:.
#ncidencia en las $structuras La patología en las cimentaciones se anuncia casi siempre afectando las estructuras de los edificios, es recién en ese momento que puede ser detectado el fallo. *omo la estructura posee rigide', en consecuencia tiene una deformabilidad tal que le permite absorber una serie de esfuer'os hasta alcan'ar su l ímite resistente. *uando se producen asientos diferenciales, aparecen esfuerzos adicionales sobre la estructura de tal manera que pueden llegar a provocar fsuras o grietas cuando es superado el límite tensional . La observaci!n y estudio de esas grietas es de gran importancia para reconocer los movimientos que ha e+perimentado la estructura# por ello efectuar un análisis y diagn!stico certero, conduce a adoptar las soluciones correctas. ste suele ser un estudio compleo, pero la e+periencia y la comprensi!n del comportamiento de las estructuras combinadas con el sentido com-n pueden ayudar al momento de emitir un diagn!stico sobre las causas aparentes que han provocado esas grietas. Por lo general, son una serie de factores que se combinan y producen ese resultado poco deseado. *ontamos con una serie de criterios donde se consignan los valores admisibles para los asientos que pudieran producirse. •
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Criterio de S;empton Mc,onald 8a9o 1<=>:4 completado luego por ?0errum4 donde se indican los valores de distorsión angular entre apoos@ A 17=BB de la lu4 como límite seguro para edifcios. @ A 173BB de la lu4 se espera el comieno del agrietamiento @ A 17=B4 da9os considerales en muros paneles de )rica.
"n luces usuales de edificaci!n, el orden de los m., la magnitud de los asientos má+imos admisibles %$m)( / 0 1 @&, se puede encontrar alrededor de los 0 cm., aclaremos que este valor está en funci!n del tipo de cimentaci!n y otros factores, por lo cual este es valor de referencia. Para reparar y corregir estas patologías, los tratamientos más usuales son los de consolidación y recalce.
%ormativa •
N.T.E. &condicionamiento del erreno Cimentación-
1 )23. 3alerías. 1 )24. 4aciados. 1 *". "studios. 1 *P. Pilotes. 1 *$. *imentaciones $uperficiales. 1 )$2. 2renaes. 1 **. "studios. • •
E.H.E.. #nstrucción del ormigón $structural. PG-3. Pliego de Carreteras.
&rtículos 'elacionados • •
'ecalces Cimentaciones
