Clasificación y Propiedades de Terrenos para Cimentaciones

Tipos de Terrenos

La clasificación por el R.Q.D (%), contempla los siguientes tipos de terreno en su estado inicial, en excavaciones:

• Excelente o Duro: Atacable con máquinas y/o escarificador, pero no con pico, como terrenos de tránsito, rocas descompuestas, tierras muy compactas, etc.
• Buena calidad: Atacable con máquina.
• Mediana calidad: Atacable con pico, pero no con la pala, como arcillas semicompactas con o sin gravas o gravillas.
• Mala calidad: Atacable con la pala, como tierras sueltas, tierra vegetal, arenas, etc.
• Muy mala calidad

Con vistas a una excavación y de una forma muy amplia, a efectos de seguridad, podemos clasificar los terrenos según la toma de razón organoléptica realizada en el terreno en tres categorías:

• Estables (rocosos, margas, etc.)
• Poco estables (gravas, con arcilla, terrenos de arrastre, etc.)
• Movedizos (gravas sueltas, arenas, etc.)

Los terrenos rocosos para los que necesitamos emplear explosivos o máquinas de percusión para excavarlos no dan problemas desde el punto de vista de la seguridad. En rocas sanas no es necesaria ninguna precaución especial para sostener las paredes en las excavaciones. Lo que sí debemos eliminar son aquellos bloques en equilibrio inestable, cualquiera que sea su tamaño, y cuya caída podría producir accidentes.

En el resto de los terrenos, para tener unas garantías de seguridad, es preciso darles a las paredes un cierto talud, que en general, en las excavaciones para edificar en zonas urbanas nunca podemos dar por falta de espacio, lo cual nos obliga a entibar.

Elementos Agresivos para la Cimentación Contenidos en el Terreno

Los tipos de terrenos vistos anteriormente, no se encuentran puros en la naturaleza, sino mezclados en distintas proporciones, pudiendo contener además, otros elementos que pudieran ser agresivos para la cimentación, entre los cuales podemos citar los siguientes:

• Yesos (sulfatos): Reaccionan con el cemento por vía húmeda y corroen las armaduras sin protección.
• Sales (cloruros): Reaccionan con el cemento por vía húmeda y corroen las armaduras sin protección.
• Cal (carbonatos): Reaccionan con el cemento por vía húmeda.
• Materia orgánica: Al descomponerse resultan productos (amoniacales y nitrosos) que reaccionan con el cemento.
• Aguas puras (deshielo): Tienen gran solubilidad, disolviendo los componentes del cemento.

Factores que Modifican las Características de un Terreno

Hay una serie de circunstancias, en las que casi siempre interviene el agua, que pueden llegar a modificar las características de un terreno, como variaciones en el nivel freático, rotura de conducciones subterráneas enterradas, vertidos de cubiertas, etc.

Entre ellas el agua, por sí misma, puede producir por ejemplo:

• Variaciones de volumen en arcillas expansivas.
• Arrastre de materiales en terrenos incoherentes cuando está en movimiento.
• Deslizamientos en terrenos estratificados, sobre todo si se trata de limos o arcillas y se filtra agua hasta la cara de contacto de los estratos, que anula las fuerzas de rozamiento.

El agua también puede modificar las características del terreno por los elementos agresivos que contenga (sulfatos, carbonatos, cloruros, materia orgánica, etc.) como en el caso de aguas residuales procedentes de la industria.

También cabe destacar la acción de las raíces en determinadas especies de gran desarrollo que pueden afectar a la estabilidad de edificaciones de pequeño tamaño.

Clasificación de Taludes en función del terreno

Cuando iniciamos una excavación estamos rompiendo un equilibrio que existe entre un sistema, a veces, muy complejo de fuerzas o tensiones.

Si realizamos la excavación de arena seca los granos de las paredes deslizan hacia el fondo y este desplazamiento se detiene cuando se consigue un cierto ángulo de talud natural. Este ángulo es independiente de la altura del talud. Si hacemos la misma operación en una arcilla podemos obtener una cierta profundidad con paredes casi verticales. En este caso podríamos ver que ángulo de talud natural varía con la altura.

Entre una arena pura y una arcilla plástica existe una extensa gama de suelos con diferentes coeficientes de rozamientos y cohesión.

La experiencia nos enseña que el suelo tiende siempre a restablecer este equilibrio que estamos rompiendo. En algunos casos eso lo hace de inmediato, caso de la arena, en otros es más lento y puede durar horas, días, meses e incluso años.

Si conociéramos este tiempo podríamos realizar la excavación sin riesgo. Pero el restablecimiento de este equilibrio depende de múltiples factores que solo podemos obtener de un estudio exhaustivo del suelo.

Entre estos factores podemos tener:

• Ángulo de rozamiento interno
• Tamaño y clase de los granos
• Esfuerzo cortante
• Consistencia
• Humedad
• Densidad
• Permeabilidad
• Estabilidad
• Estratigrafía, buzamiento y fallas
• Presión lateral del terreno
• Canalizaciones existentes
• Vibraciones en las proximidades

En general no es necesario entibar en aquellos casos en que damos a las tierras un talud igual o mayor indicado en la tabla.

Profundidad Crítica de Excavación

Definición

Se llama profundidad crítica de excavación Hc de un terreno, a la profundidad máxima que puede excavar en pared vertical estable sin ningún tipo de fortificación.

Como norma orientativa tenemos el cuadro siguiente:

Reconocimiento del terreno: Estudio Geotécnico del Terreno

Tiene como objeto conocer la naturaleza y propiedades del terreno para poder definir el tipo de cimentación más adecuado y el estrato que va a servir de apoyo.

Puede obtenerse una primera información del estudio de las experiencias locales, así como el comportamiento de las cimentaciones de edificios próximos.

En algún caso, y tratándose de construcciones de poca entidad, puede ser suficiente; pero en general es necesario utilizar sistemas de conocimientos del terreno, a partir de los cuales es posible determinar la posición del firme, estrato de terreno sobre el cual se puede cimentar sin superar su presión admisible y con unos asientos compatibles con las tolerancias de la estructura.

Por cuestiones de tiempo, muchas veces el estudio geotécnico se realiza después que el proyecto del edificio, en el cual se realiza una cimentación prevista para transmitir al terreno una presión determinada. En estos casos, el trabajo realizado nos permite comprobar que se cumplen en el terreno los datos considerados en el Proyecto, debiendo en caso contrario modificar la cimentación y, en casos extremos, hasta la estructura.

Hay que valorar que el estudio geotécnico del terreno puede evitar accidentes graves y costosos motivados por una cimentación deficiente o inadecuada, quedando justificado sobradamente su coste. En los edificios de promoción pública y en las viviendas de Protección Oficial estos estudios son preceptivos, ya se ha publicado una Norma Básica que ampliará si obligatoriedad a todo tipo de edificaciones.

Cimentaciones Superficiales

• Zapatas aisladas.
• Zapatas excéntricas
• Zapatas atirantadas.
• Zapatas y vigas de fundación.
• Zapatas corridas.
• Losas de espesor constante.
• Losas con capiteles.
• Losas nervadas.
• Losas flotantes.

Cimentaciones Profundas

• Pilotes prefabricados.
• Pilotes in situ.