6.- CONDICIONANTES GEOTÉCNICOS DE LA CIMENTACIÓN
6.1.- Plano de apoyo y modelo de cimentación
Considerando la tipología de las edificaciones previstas, su organización en planta, la topografía de la zona de estudio y la distribución de los materiales prospectados, el plano de apoyo para la cimentación seleccionada podrá estar constituido por cualquiera de los niveles geotécnicos descritos en el Apartado 4 salvo el Nivel 0: Rellenos y suelo vegetal, que debe quedar superado en todos los casos.
Con carácter general y teniendo en cuenta las heterogeneidades del terreno que debe asumir el bulbo de presiones de la cimentación, se indica que para cimentaciones mediante elementos aislados es recomendable que las zapatas queden enlazadas en dos direcciones perpendiculares del espacio mediante vigas riostras o de atado que mejoran el comportamiento frente a cualquier asiento diferencial que pueda producirse.
Siempre es recomendable inspeccionar el plano de apoyo una vez realizadas las excavaciones para identificar cualquier relleno indebido o sanear materiales sueltos verificando y asegurando un plano de apoyo limpio y óptimo.
Para cada uno de los bloques pueden plantearse las siguientes puntualizaciones:
x BLOQUE 1
Se prevé construir una plataforma de cimentación única para todo el Bloque 1 a cota 22 m s.n.m. Esto implica la construcción de un Relleno Estructural Controlado (en adelante REC) que permita sobreelevar la cota actual del solar hasta la prevista.
En la mitad S del Bloque 1 el REC a penas alcanzará 1 m de potencia, incluso puntualmente será necesario realizar una excavación de alrededor de 0.40 m. En la mitad N, el REC tendrá una geometría en cuña que crecerá hacia el NE, según la pendiente local del solar, y alcanzará 5.8 m de potencia máxima. Por tanto, debe prepararse el plano de apoyo del sector N previamente a la construcción del REC para conseguir una superficie de desplante subhorizontal. Debido a esta diferencia importante en el espesor del REC, se recomienda dividir el Bloque 1 mediante una junta estructural situada aproximadamente en la mitad del bloque y que independice las cimentaciones del sector N de las del sector S. La cimentación del sector N podrá resolverse mediante una losa armada mientras que la cimentación del sector S podrá resolverse mediante zapatas corridas de ancho variable o alternativamente, mediante una losa armada.
La construcción del REC deberá realizarse mediante la adición de capas de espesor máximo de 50 cm, aportando suelos seleccionados según PG-3. Previamente a la extensión de la primera tongada debe inspeccionarse la superficie del terreno y verificar que el Nivel 0: Rellenos y suelo
% de la densidad del ensayo Próctor Modificado. Para las zonas donde el REC deba alcanzar más de 3.0 m de potencia, podrá optarse por añadir un pedraplén en la base y culminarlo con no menos de 3.0 m de suelos seleccionados debidamente compactados.
Teniendo en cuenta las limitaciones de espacio, para alcanzar la cota prevista será necesario la construcción de un muro perimetral que permita la construcción del REC compactando el material aportado contra él. Este muro debe ser cimentado en el Nivel I: Areniscas y arenas, pudiendo constituir cualquiera de sus subniveles el plano de apoyo para la cimentación que debe superar en todos los puntos el Nivel 0: Rellenos y suelo vegetal.
Se recomienda diseñar un plan de control específico para la construcción del REC verificando la idoneidad de los materiales aportados mediante ensayos de identificación y su grado de compactación realizando medidas de densidad in-situ. Igualmente se recomienda realizar ensayos de carga en placa que permitan verificar los módulos de deformación utilizados en el cálculo de asientos del Anexo C.
x BLOQUE 2
La cimentación para este bloque es similar al caso anterior pero considerando una plataforma escalonada de W a E a cotas de 17, 16, 15 y 14 m s.n.m. Considerando la topografía del solar en la zona de implantación, en el sector S de la mayoría de las plataformas será necesario realizar pequeñas excavaciones del terreno natural ( 1.5 m) para alcanzar la cota de proyecto. En cambio, en el sector N de las plataformas previstas a 17 y 16 m será necesario recrecer la cimentación para alcanzar la cota prevista pudiendo optar por la construcción de enanos de longitud adecuada.
Teniendo en cuenta la distribución de los niveles geotécnicos bajo este bloque, el Subnivel Ia:
Areniscas, constituirá el plano de apoyo para las cimentaciones previstas que podrán resolverse
mediante zapatas cuadradas aisladas de distintas dimensiones o mediante zapatas corridas.
Debemos señalar que en la zona del Sondeo 4 se han detectado 2.30 m del Nivel 0: Rellenos y
suelo vegetal, que debe ser superado por la cimentación por lo que será necesario construir pozos
de cimentación que superen estos materiales y alcancen el Subnivel Ia.
x BLOQUE 3 SUR
El plano de apoyo para la cimentación del Bloque 3 SUR se prevé a 10.5 m s.n.m. por lo que será necesario efectuar excavaciones de entre 4-5 m del terreno natural. El plano de apoyo será heterogéneo y estará constituido en la zona N por el Nivel I: Areniscas y arenas (con cualquiera de sus subniveles), y en la zona S por el Nivel II: Margas. En ambos casos, la competencia del terreno es suficiente como para asumir las cargas descendentes para una cimentación mediante zapatas cuadradas aisladas debidamente arriostradas. Alternativamente pueden construirse zapatas corridas de ancho variable.
Debemos indicar que el Nivel II: Margas, presenta características expansivas con valores de presión de hinchamiento altos, desarrollando hasta 2.4 kg/cm2. Por estos motivos se recomiendan las siguientes actuaciones para cimentar sobre el Nivel II: Margas:
o Debe alejarse la cimentación todo lo posible de la denominada capa activa que es la zona superior de las margas y la más susceptible a experimentar cambios de volumen como respuesta a ciclos de humectación-desecación Para ello, una vez alcanzada la cota de cimentación prevista, deben efectuarse pozos de cimentación de al menos 2.5 m de profundidad.
o Evitar que las excavaciones permanezcan abiertas prolongadamente y expuestas a los agentes ambientales para minimizar los fenómenos de humectación y desecación. Coordinar los trabajos de excavación y hormigonado para que sean realizados en el menor plazo posible.
o Debe evitarse la implantación cercana a la cimentación de especies vegetales con gran demanda hídrica y gran desarrollo radicular. El riego de las zonas ajardinadas debe diseñarse en función de la demanda hídrica de las especies vegetales.
o Debe diseñarse una red de recogida y evacuación de aguas segura, fácilmente localizable y alejada de la cimentación para evitar que cualquier fuga pueda alterar el plano de apoyo. En este sentido, pueden colgarse las instalaciones del techo del sótano.
o Los sistemas de drenaje de aguas superficiales deben conducir el agua rápidamente a los puntos de desagüe evitando que el agua duerma en las inmediaciones de la cimentación.
o Es recomendable dotar al bloque de acerados perimetrales amplios y debidamente peraltados. Las juntas y encuentros deben sellarse para que sean impermeables. o La tensión transmitida por la cimentación debe ser lo más alta posible, ajustándose a
los valores señalados en este Documento para contrarrestar los posibles hinchamientos de las margas.
Además, la solera del sótano también descansará sobre el Nivel II: Margas, por lo que también deben tomarse medidas de protección para este elemento:
o Debe colocarse una lámina impermeable sobre el terreno natural (Nivel II: Margas) que prevenga las variaciones de humedad natural.
o Sobre esta lámina, debe interponerse una cama de gravas redondeadas y arenas compactadas al menos al 98 % de la densidad del ensayo Próctor Modificado.
o Sobre esta cama granular, podrá descansar la solera del Edificio.
x BLOQUE 3 NORTE
Igual que en el caso anterior, se prevé construir una plataforma de cimentación a cota 10.5 m s.n.m. por lo que también será necesario efectuar excavaciones del terreno natural. La cimentación apoyará sobre el Nivel I: Areniscas y arenas, pudiendo estar constituido por cualquiera de sus
subniveles.
La cimentación podrá resolverse mediante zapatas cuadradas aisladas debidamente arriostradas o zapatas corridas.
x BLOQUE 4
Para la cimentación de este bloque se prevé la construcción de una plataforma escalonada de W a E a cotas de 20, 19, 18 y 17 m s.n.m. Teniendo en cuenta la distribución horizontal y vertical de los materiales prospectados, el plano de apoyo en este caso está constituido por el Nivel I: Areniscas y
arenas. Si bien la mayor parte de la cimentación descansará sobre el Subnivel Ia: Areniscas, de
forma puntual el plano de apoyo podrá estar constituido por el Subnivel Ib: Arenas.
Teniendo en cuenta la topografía del solar, con pendiente natural hacia el E, en el extremo W de cada plataforma será necesario efectuar excavaciones de pequeña entidad, inferiores a 0.5 m. En cambio en la zona E de cada plataforma la cota topográfica natural es sensiblemente más baja que la prevista para cimentación, por lo que podrá optarse por recrecer la cimentación mediante enanos de la longitud necesaria.
x PISCINA
La zona de piscina se proyecta sobre los materiales margosos del Nivel II cuyas características expansivas y susceptibilidad a los accesos de agua ya han sido mencionadas. Por tanto, deben tomarse todas las precauciones posibles para evitar que se produzcan variaciones en el estado de humedad de estos materiales siguiendo las recomendaciones indicadas para el Bloque 3 SUR y teniendo además en consideración las siguientes recomendaciones:
o El fondo de la piscina debe dotarse de apoyo estructural y su cimentación debe alejarse de la capa superior de las margas más susceptible a los cambios de humedad. Por tanto, la cimentación puede resolverse mediante pozos de cimentación de, al menos, 2.5 m de profundidad y zapatas cuadradas aisladas apoyados sobre ellos.
o Debe realizarse una excavación adicional a la estrictamente necesaria para la construcción de la piscina de modo que se cree una cámara entre el terreno natural margoso y el vaso de la piscina. Esta cámara deberá rellenarse con una cama de gravas redondeadas y arenas compactadas al 95 % de la densidad del ensayo Próctor
Modificado.
o Entre el fondo de la excavación y la cama granular debe interponerse una lámina geotextil impermeable para evitar la transferencia de agua al Nivel II.
o La cama granular debe poseer un dren para evacuación de aguas con pendiente adecuada y conectado a los sistemas de desagüe de la urbanización.
o Se recomienda instalar un tubo buzo en la cámara granular para poder verificar en el tiempo la presencia de agua debida a fugas. El tubo debe estar rodeado de un anular de gravilla limpia que evite el cebado por finos. Además es recomendable que tenga un
diámetro de al menos 2 pulgadas para facilitar la toma de muestras y limpieza del interior del tubo.
o Modificar las pendientes naturales alrededor de la piscina para evitar que pueda acumularse agua a su alrededor.
o Se desaconseja ajardinar la zona de alrededor de la piscina y cubrirla con césped natural. Alternativamente puede estudiarse la instalación de césped artificial.
o Todo el sistema de abastecimiento y depuración de las aguas de la piscina debe ser seguro y perfectamente estanco. Se recomienda instalar juntas flexibles capaces de absorber cualquier movimiento que pueda producirse.
En la Figura 6.1 se muestra un croquis con las recomendaciones generales para la construcción de la piscina.
Figura 6.1. Croquis con recomendaciones para la construcción de la piscina. Sin escala.
Teniendo en cuenta que las pendientes naturales del solar y los materiales prospectados favorecen la infiltración de las aguas hasta el Nivel II: Margas (tanto aguas de lluvia, como de escorrentía, de riego, posibles fugas, etc) debe evaluarse la posibilidad de impermeabilizar la totalidad de la zona ajardinada situada alrededor de la piscina (aproximadamente 2500 m2) para evitar que los elementos poco cargadores (pavimentos, duchas, barandillas, pérgolas, etc) se vean afectados por los fenómenos de expansividad de las margas.
Para ello, debe realizarse un vaciado general del sector e interponer una lámina impermeable sobre la superficie del terreno. La excavación debe permitir la recogida de las aguas que se infiltren mediante un dren capaz de evacuarlas a los sistemas de drenaje de la urbanización. Sobre esta lámina impermeable se puede realizar un relleno posterior que permita la creación de zonas ajardinadas con vegetación natural.
Considerando que la superficie de la zona a excavar es grande (aproximadamente 2500 m2) y de que sólo se dispone del Sondeo 1 como dato objetivo en este sector, se propone realizar 4 sondeos adicionales que permitan determinar fehacientemente la profundidad del plano de contacto Nivel I-Nivel II para poder delimitar con mayor rigor las zonas que puedan verse afectadas por los fenómenos de expansividad del Nivel II: Margas.
6.2.- Sismicidad
Aplicando las prescripciones contenidas en la Norma Sismorresistente NCSR-02, Parte General y
Edificación, la aceleración sísmica de cálculo se obtiene mediante la expresión:
U
S
a
a
c b Siendo:ac : Aceleración sísmica de cálculo.
S : Coeficiente de amplificación del terreno (en este caso 1.033 para ȡ = 1.0 y 1.027 para ȡ = 1.3, considerando un Coeficiente del Terreno (C) igual a 1.30 correspondiente a un terreno formado por suelos TIPO II: Roca muy fracturada, suelos granulares densos o cohesivos duros.
ȡ : Coeficiente adimensional de riesgo, función de la probabilidad aceptable de que se exceda ac en el periodo de vida para el que se proyecta la construcción. Toma los
siguientes valores:
Construcciones de importancia normal ȡ = 1.0 Construcciones de importancia especial ȡ = 1.3 ab: Aceleración sísmica básica, 0.15 g en el T.M. de Elche.
Aplicando la fórmula se obtiene un resultado de 0.155 g para construcciones de importancia normal, y de 0.200 g para construcciones de importancia especial.
Zona de estudio
Figura 6.2: Mapa sísmico del territorio español (Norma Sismorresistente NCSR-02).
6.3.- Asientos admisibles
Para definir la Tensión Admisible de Trabajo, se ha realizado un cálculo de asientos mediante la aplicación de un método elástico que emplea el módulo de elasticidad estimado a partir de las características geotécnicas del subsuelo y su resistencia (N30, N20, qu y qc). En los cálculos se ha
considerado el apoyo directo sobre cualquiera de los niveles geotécnicos descritos, según las posibilidades establecidas en el Apartado 6.1, y se ha considerado que las cargas son transmitidas en profundidad. La metodología empleada y los resultados obtenidos se muestran ampliamente desarrollados en el Anexo C.
Para suputar la Tensión Admisible de Trabajo para cimentaciones mediante zapatas, se han considerado inadmisibles asientos totales superiores a 2.5 cm y diferenciales de 1/500. Para cimentaciones mediante losa armada se han considerado inadmisibles asientos totales de 5 cm. Estos valores son generalmente aceptados en la bibliografía geotécnica. La consideración de asientos admisibles de otra magnitud puede implicar otros valores de Tensión Admisible del
Terreno.
De este modo, se ha comprobado que los asientos totales suponen un factor limitante para cimentaciones mediante zapatas cuadradas aisladas de lado B 2.5 m. Igualmente se ha comprobado la limitación por asientos diferenciales para zapatas corridas de ancho L 1.2 m. Por último, la Tensión Admisible de Trabajo para una losa apoyada sobre un REC está también limitada por asientos totales.
6.4.- Tensión admisible
En el Anexo C se muestra una valoración de la Tensión Admisible obtenida directamente mediante la aplicación de ecuaciones que emplean los resultados de ensayos in-situ (SPT y DPSH-B) y de laboratorio (qu y qc). Estas ecuaciones limitan la tensión aplicando diversos coeficientes de
seguridad (normalmente se adopta el valor de 3), sin embargo no consideran otros factores que integren la realidad del suelo y su interacción con la estructura. Por ello, para obtener los resultados que a continuación se exponen, se han introducido correcciones que consideran la disposición real de los materiales cortados, la variación de sus características competentes, asientos, etc.
Teniendo en cuenta las consideraciones anteriores, así como las recogidas en la totalidad del
Informe, se han establecido como valores de Tensión Admisible de Trabajo para cargas normales
sin mayorar (no se consideran momentos al no integrar datos estructurales) los siguientes:
x Construcción: 3 Bloques de viviendas con sótano + planta baja + 2 alturas (Bloques 1, 3 Norte y
3 SUR) y adicionalmente 2 Bloques de viviendas con planta baja + 2 alturas (Bloques 2 y 4).
x Plano de apoyo: Cualquiera de los niveles geotécnicos establecidos con la salvedad del Nivel 0:
x Excavación: Variable en función de las cotas para las plataformas establecidas en Proyecto. En cualquier caso, la necesaria para retirar el Nivel 0. Para cimentar sobre el Nivel II: Margas, serán necesarias excavaciones adicionales para construir pozos de cimentación de al menos 2.5 m de profundidad.
x Relleno Estructural Controlado: Previsto para el Bloque 1, con potencia variable alcanzará la cota 22 m s.n.m.
x Asientos totales admisibles para zapatas: 2.5 cm.
x Asientos diferenciales admisibles para zapatas: 1/500.
x Asientos totales admisibles para losa: 5.0 cm.
x Modelo de cimentación y Tensión Admisible de Trabajo (tablas 6.1 a 6.4):
Tabla 6.1. BLOQUE 1. SECTOR S. Modelo de cimentación y Tensión Admisible de Trabajo Zapata corridas qadm (kg/cm2)
L = 0.8 3.0
0.8 < L 1.0 2.9
1.0 < L 1.2 2.9
1.2 < L 1.5 2.5
Tabla 6.2. BLOQUE 1. SECTOR N. Modelo de cimentación y Tensión Admisible de Trabajo Cimentación qadm (kg/cm
2
) Losa armada 2.0
Tabla 6.3. BLOQUE 2, BLOQUE 3 (NORTE Y SUR) y BLOQUE 4. Modelo de cimentación(1) y Tensión Admisible de Trabajo Zapatas cuadradas arriostradas qadm (kg/cm
2
) Zapata corridas qadm (kg/cm 2 ) B = 1.5 3.1 L = 0.8 3.0 1.5 < B 2.0 2.7 0.8 < L 1.0 2.9 2.0 < B 2.5 2.4 1.0 < L 1.2 2.9 1.2 < L 1.5 2.5 Nota(1): Las cimentaciones que descansen sobre el Nivel II: Margas, deben contar con pozos de cimentación de, al menos, 2.5 m de profundidad.
Tabla 6.4. PISCINA. Modelo de cimentación y Tensión Admisible de Trabajo Cimentación qadm (kg/cm2)
Pozos de cimentación y zapatas cuadradas aisladas de lado
1.2 B 2.5 m
6.5.- Excavabilidad
Los materiales que componen el Nivel 0: Rellenos y suelo vegetal, podrán ser retirados empleando una retroexcavadora convencional ya que son materiales fácilmente ripables. En cambio, para ripar el Nivel I: Areniscas y arenas, será necesario emplear excavadoras potentes tipo giratoria, martillos neumáticos e incluso riper según aumente el grado de cementación de las areniscas. Para la excavación del Nivel II: Margas, debe preverse el uso de excavadoras potentes tipo giratoria ya que la carbonatación de las margas puede dificultar el trabajo de retroexcavadoras convencionales.
6.6.- Estabilidad de taludes
La cohesión y ángulo de rozamiento interno de los materiales debe permitir la apertura de las excavaciones previstas con taludes verticales sin que sean esperables inestabilidades generales relacionadas con estos trabajos.
Durante los reconocimientos de campo llevados a cabo, se ha observado una disposición subhorizontal de los estratos y la ausencia de fracturas penetrativas importantes abiertas o rellenas con sedimentos blandos de tipo arcilloso, por lo que no son previsibles inestabilidades en los taludes naturales ni excavados relacionadas con roturas planas o en cuña ya que no se cumplen las condiciones cinemáticas para que se desarrollen.
Si se han reconocido fracturas menores subverticales, poco penetrativas, con escasa continuidad y en ocasiones parcialmente abiertas, por lo que pueden inestabilizarse algunos bloques rocosos que puedan quedar individualizados a favor de estas fracturas.
Por tanto, se recomienda realizar una inspección visual de los frentes abiertos para identificar los posibles bloques individualizados y proceder al saneamiento de la pared de excavación.
6.7.- Agresividad y alterabilidad
Los ensayos químicos realizados sobre las muestras de suelo recuperadas indican concentraciones de ión sulfato soluble en suelos inferiores a 2000 mg/kg, correspondiente con un ambiente no agresivo frente al hormigón con el que pueda entrar en contacto según la Tabla D22 del CTE. Por tanto, no es necesario el uso de cementos sulforresistentes (SR) en los hormigones.
La obra se encuentra frente al litoral mediterráneo, por lo que deben seguirse las recomendaciones de la EHE para un ambiente de exposición marino.
Siempre resultará interesante la utilización de un hormigón con buena relación A/C (agua/cemento), bien curado y que resulte compacto puesto en obra, así como aumentar el espesor del recubrimiento para potenciar la protección de las armaduras, lo que incrementará la resistencia a posibles agresiones.
