CAPÍTULO 3. CLASIFICACIÓN MORFOLÓGICA DE LOS RELLENOS
7. CLASIFICACIÓN DE LOS RELLENOS
7.1. RELLENOS RÍGIDOS
Las principales características que sirven para clasificar un relleno como rígido son su resistencia a compresión simple, que no debe ser inferior a 1,0 MPa. No se puede disgregar fácilmente ni en presencia de agua y su cohesión es elevada, superior a 0,5 MPa. En general, el relleno rígido está formado por materiales tipo mortero u hormigón, esto es, por partículas de diverso tamaño con granulometrías que van desde la arena (tamaños milimétricos) hasta las
Fh,Rankine σh,Rankine R 0,3333·R Fh,Silo=0,323·FRankine σh,Silo R 0,6104·R
gravas (tamaños decimétricos e incluso mayores para hormigones ciclópeos) y una matriz constituida por un conglomerante o ligante que suele estar constituido por cal (los morteros de cal ya se empleaban en construcciones anteriores a nuestra era), por puzolanas (especialmente empleadas y difundidas por la civilización romana en el comienzo de nuestra era), o por cementos (los más comunes son los tipo Pórtland y cuyo uso se generalizó a partir del siglo XIX.
7.2. RELLENOS GRANULARES FIRMES
Podemos encontrar en este tipo de rellenos dos subgrupos claramente diferenciados.
Las escolleras, que están constituidas por fragmentos o trozos de roca con un tamaño superior a los 10 cm y que están separados al carecer de cohesión. Puede existir una cierta proporción de finos que rellenan los huecos existentes entre las partículas de mayor tamaño.
Los rellenos formados por la propia fábrica colocada a hueso, esto es, sin juntas de mortero o con juntas de mortero. A su vez, puede existir trabazón entre las diferentes hiladas de la fábrica o incluso entre la fábrica dispuesta como relleno del trasdós y la fábrica que conforma la propia bóveda.
7.3. RELLENOS GRANULARES SUELTOS O COHESIVOS
Se definen como rellenos granulares los formados por fragmentos de rocas de tamaño pequeño (menores de 10 cm), separados ya que carecen de cohesión y con un contenido escaso de finos. Su resistencia a compresión simple no es normalmente mayor a 1,0 MPa. Se considera un suelo granular si el contenido de finos es menor que el 15% o el contenido de gruesos (partículas de tamaño mayor a 0,008 mm) es mayor del 65% en peso. En este grupo se encuentran las arenas finas (con tamaños de partícula medidos por tamizado comprendidos entre los 0,08 y los 0,2 mm), las arenas medias (con tamaños de partícula comprendidos entre los 0,2 y los 0,6 mm), las arenas gruesas (con tamaños comprendidos entre los 0,6 y los 2 mm), las gravas finas (con tamaños de partícula comprendidos entre los 2 y los 6 mm), las gravas medias (con tamaños comprendidos entre los 6 y los 20 mm) y las gravas gruesas (con tamaños comprendidos entre los 20 y los 60 mm). En estos rellenos, en general, no se pueden determinar unos límites plásticos.
Se definen como rellenos cohesivos los que tienen una cohesión apreciable pero inferior a 0,5 MPa, se pueden disgregar con cierta facilidad o con la acción del agua y, por lo común, su resistencia a compresión simple es inferior a 1 MPa. Valores superiores de la cohesión son más propios de las rocas que de los suelos, que son los materiales presentes en los rellenos. El porcentaje de finos es superior al 15% en volumen o al 35% en peso. En este grupo se encuentran las arcillas (con un tamaño aparente de partículas inferior a 0,002 mm según ensayos de sedimentación) y los limos (cuyas partículas medidas mediante ensayos de sedimentación varían entre los 0,002 y los 0,08 mm). Para este tipo de rellenos se pueden establecer unos límites plásticos, si bien, en algunos casos para ciertos limos con un comportamiento más bien parecido a las arenas, no se pueden determinar tales límites.
Nótese que la identificación propuesta de un relleno se basa en los resultados obtenidos en los ensayos de:
• Comprobación de la plasticidad de la muestra (según norma UNE 103104:1993) • Establecimiento del límite líquido (según norma UNE 103103:1994)
• Establecimiento del límite plástico (según norma UNE 103104:1993) • Establecimiento del límite de retracción (según norma UNE 103108:1996)
Para la identificación y clasificación de los rellenos granulares conforme a lo que se acaba de exponer no es necesaria la toma de muestras inalteradas, lo que facilita enormemente la posibilidad de tomar dichas muestras en las bóvedas de edificios existentes, para lo que se pueden emplear entre otros utensilios sondas helicoidales como la que se muestra en la figura 3.34.
Figura 3.35. Sonda helicoidal propuesta para la toma de muestras en rellenos de bóvedas de edificios
históricos de fábrica. El diámetro habitual de las hélices estas sondas es de 40 mm.
El hueco realizado por la toma de una muestra puede rellenarse posteriormente con una lechada de cemento (con una relación cemento/agua en peso de 1,5:1,0). La operación puede servir también para concluir que, si no se pierde la lechada, es que el relleno es medianamente continuo, y si se pierde es porque se trata de un relleno poroso con huecos. En el caso de que el intradós albergue pinturas o acabados de valor, esta operación deberá llevarse a cabo con ciertas precauciones.
Conocida la granulometría del relleno granular, ya sea puramente granular o cohesivo, se pueden tomar los valores estimados para el ángulo de rozamiento interno φ y la cohesión c
Tabla 3.3. Características elementales de los suelos que pueden emplearse para estimaciones previas a falta de datos más fiables, valores tomados de (Puertos del Estado 2005).
Compacidad (s. granular) Consistencia (s. cohesivo) Peso específico (kN/m3) Cohesión (kN/m2) Ángulo rozamiento (o)
Gravas y arenas limpias
Densa 22 0 45
Media 20 0 40
Floja 19 0 35
Muy floja 17 0 30
Gravas y arenas con algo de limos y/o arcillas
Densa 23 10 40
Media 21 5 35
Floja 19 2 30
Muy floja 17 0 27
Gravas y arenas con gran contenido de suelos finos Densa 23 20 35 Media 22 10 30 Floja 20 5 27 Muy floja 18 0 25
Todos unos y escolleras Floja 18 0 40
Muy floja 16 0 35
Limos con algo de arena y/o arcilla Dura o firme 19 50 30 Media 17 20 25 Blanda 15 10 20 Muy blanda 14 0 18 Arcillas y limos arcillosos Dura o firme 20 50 28 Media 18 20 23 Blanda 16 10 19 Muy blanda 14 200 15 7.4. RELLENOS ALIGERADOS
Se trata de rellenos formados por un relleno rígido, en general morteros, en cuyo seno se disponen vasijas o elementos cerámicos huecos de forma que se aligera el conjunto. El comportamiento de los mismos es similar al de los rellenos rígidos, pero debe tenerse en cuenta que la cantidad de huecos y la resistencia de los elementos cerámicos pueden hacer que el conjunto no tenga unas propiedades tan beneficiosas.
7.5. ESCOMBROS
Se trata de restos o fragmentos de diferentes materiales de la propia construcción (ladrillos, sillares, mampuestos, maderas, tejas, etc.) que han dejado de ser útiles y se han depositado sobre las bóvedas. Su naturaleza y geometría pueden ser muy diversas y, en general se trata de conjuntos mucho más heterogéneos que el resto de rellenos y que carecen de compactación alguna más allá de la producida por el paso del tiempo.
A continuación se presenta un cuadro con las principales características de los diferentes rellenos y las misiones estructurales que pueden desarrollar si se sitúan sobre una bóveda.
Tabla 3.4. Misiones estructurales atribuibles a los diferentes tipos de rellenos. Se indica con asteriscos si
la influencia del relleno que se menciona sobre el efecto estructural es mayor o menor según se indiquen más o menos asteriscos en la casilla correspondiente. En caso de no aplicar se indica con un guión.
Rígido Granular firme Granular Aligerado Escombros
Reparto de cargas *** *** ** ** *
Pre-compresión de las bóvedas *** ** ** * *
Estabilización (empuje y rozamiento) - ** ** - -
Estabilización (empuje activo/pasivo) - *** *** - -
Misión estructural (paso de la l.d.p.) *** *** - * -
Reducción de la luz estructural *** *** - * -