Estudio Geotécnico y Movimiento de Tierras en la Construcción

Cimentación

La cimentación es el elemento estructural de un edificio cuya función es transmitir integralmente al terreno todas las cargas que recibe. Debe cumplir con los siguientes requisitos:

• Ser capaz de transmitir todas las cargas que recibe, con la suficiente garantía de estabilidad para el edificio.
• Tener un coeficiente de seguridad adecuado, que prevea posibles hundimientos o asientos del terreno, que nunca deben llegar al límite de deformación de la estructura.
• Tener una durabilidad adecuada al uso del edificio. La cimentación se diseñará (incluido la dosificación del hormigón) para no resultar afectada por la posible agresividad del terreno.

Es necesario realizar un estudio geotécnico para conocer las características generales del terreno y así poder establecer qué tipo de cimentación es la más adecuada.

Estudio Geotécnico

El estudio geotécnico es un documento escrito que incluye las actividades llevadas a cabo para conocer el terreno, lo que en su conjunto se denomina reconocimiento del terreno. Estas actividades dependerán de las informaciones previas, de la extensión del área a reconocer, de la complejidad del terreno y de la importancia de la edificación prevista. Algunas de estas actividades pueden ser:

Prospección del Terreno

• Calicatas: excavaciones (normalmente en forma de pozo) hasta un máximo de cuatro metros de profundidad, para observar directamente el terreno, tomar muestras o incluso, realizar ensayos in situ.
• Sondeos mecánicos: perforaciones a mayores profundidades, para reconocer las diferentes capas del terreno. Son muy útiles para reconocer el terreno por debajo del nivel freático.
• Pruebas de penetración: miden la resistencia del terreno a la penetración de una punta mediante presión continua o mediante golpeo. Pueden ser ensayos de penetración estándar (para determinar la compacidad, el ángulo de rozamiento interno, …), de molinete (que mide la resistencia al corte de las arcillas blandas), ensayo presiométrico (con gas a presión, mide la deformidad y la presión límite), ensayo de carga con placa (para determinar el módulo de balastro que es la relación presión/asiento)...

Número de Ensayos a Realizar

• T-1: terrenos favorables, que son aquellos de poca variabilidad, en los que se suele cimentar sin problemas con zapatas.
• T-2: terrenos intermedios, que presentan variabilidad, o que en la zona no siempre se ha recurrido a la misma solución de cimentación, o en los que se puede suponer rellenos no superiores a los tres metros de altura.
• T-3: terrenos desfavorables, como son los suelos expansivos, los colapsables, los blandos y suelos de yeso o calizas, los de rellenos de más de 3 metros, los residuales, los que estén en zonas que pueden sufrir deslizamientos, los de desnivel superior a 15º, los volcánicos con cavidades o los terrenos de marismas.

Características de las Rocas de Construcción

Las rocas serán compactas, homogéneas y tenaces, siendo preferibles las de grano fino. Carecerán de grietas o pelos, coqueras, restos orgánicos, nódulos o riñones, blandones, gabarros y no deberán estar atronadas por causa de los explosivos empleados en su extracción. Deberán tener la resistencia adecuada a las cargas permanentes o accidentales que sobre ella hayan de actuar. No serán absorbentes, permeables o heladizas, reuniendo buenas condiciones de adherencia para morteros y de labra. El peso específico mínimo será de 2.500 Kg/m³.

Defectos de las Rocas de Cantera

• Las grietas o resquebrajaduras, a veces muy finas, que pueden atravesar los bancos de su formación o ser paralelas a ellas.
• Los hilos o pelos, venas delgadas de materias terrosas que absorben la humedad y hacen saltar la piedra.
• Los ceniceros o terrazas, hendiduras o cavidades rellenas de materias pulverulentas.
• Se dice que una piedra es heladiza cuando al ser higroscópica absorbe el agua por capilaridad y se disgrega bajo la acción de las heladas.
• Se dice que una piedra es tiesa o entera cuando es dura, frágil y difícil de labrar.

Ámbito de Aplicación

La diferencia que existe entre el movimiento de tierras y el movimiento de rocas se establece en la naturaleza del material, en la forma de ejecución de los trabajos y en la maquinaria empleada para su extracción. Para saber si un material es tierra o roca se hace un estudio donde se determina la velocidad sísmica:

• Excavación de tierras: velocidad sísmica < 1000 m/s, máquina buldócer, retroexcavadora y trailla.
• Excavación de tránsito: velocidad sísmica 1000-2000 m/s, máquina escarificador (tractor cadenas).
• Excavación de rocas: velocidad sísmica > 2500 m/s, máquina explosivos y perforadoras.

Movimiento de Tierras

Se denomina movimiento de tierras a los trabajos encaminados a la modificación del relieve de un determinado terreno. Dentro del movimiento de tierras existen dos tipos:

Desmonte

Trabajos encaminados a rebajar la cota y eliminar las tierras sobrantes. Dentro del desmonte podemos establecer la siguiente clasificación:

• Desbroce: es un desmonte de poca profundidad (unos 25 cm) tendente a la eliminación de la capa superficial de tierra vegetal, en toda la superficie del solar, así como la vegetación existente en la misma.
• Excavación a cielo abierto (o vaciado): es el desmonte de un volumen importante de tierra, tendente a rebajar la cota de una porción de solar de forma significativa para la ejecución de una planta por debajo de la cota natural del terreno.
• Excavación en zanja: es la realización de las zanjas destinadas a alojar las zapatas de cimentación, las vigas de atado, las vigas centradoras, arquetas de saneamiento, …
• Excavación en pozo: son las excavaciones de pequeña superficie y gran profundidad, que en la mayoría de los casos están encaminadas a la realización de cimentaciones profundas.

Terraplén

Son todos aquellos trabajos encaminados a elevar la cota base del terreno con aporte de tierras.

Clasificación de los Terrenos de Cimentación

• Suelos grasos: gravas y arenas.
• Suelos finos: limos y arcillas.

Rocas

Son formaciones geológicas sólidas, con notable resistencia a compresión y que se pueden agrupar en:

• Rocas isótropas: sin visible estratificación (granitos, dioritas, …). Estructura homogénea. Resistencia debido a su estructura compacta muy elevada, entre 30 y 60 Kp/cm². Asientos muy pequeños. Generalmente impermeables al agua. Tipo de terreno para cimentación bueno.
• Rocas estratificadas: con visible estratificación laminar (pizarras, esquistos, …). Estructura estratificada. Resistencia depende de la inclinación de los estratos, entre 10 y 20 Kp/cm². Asientos muy pequeños salvo deslizamientos. Generalmente impermeables al agua. Tipo de terreno para cimentación bueno con estratos horizontales.

Terrenos Deficientes: no aptos para cimentar

• Fangos inorgánicos: son limos inorgánicos y arcillas con gran cantidad de agua.
• Terrenos orgánicos: los que contienen en gran proporción materia orgánica, como terrenos de turba (terrenos vegetales en descomposición).
• Terrenos de relleno o echadizos: de naturaleza artificial, como vertederos sin consolidación.

Desmontes

Primero hay que consultar los planos para localizar posibles conducciones enterradas. Para hacer un gran desmonte, hay que retirar las tierras extraídas por capas sucesivas (40 cm), cuando la profundidad de la zanja empieza a ser importante, o se puede ver afectada por factores exteriores como presencia de filtraciones de agua… Es preciso efectuar el apuntalamiento, después de la excavación, como son las tablas de madera de 4 – 5 cm de grosor, y los maderos. La distancia entre las tablas dependerá de la naturaleza del terreno. En terrenos sin cohesión, el entibado debe realizarse con el entablado totalmente sin espacio entre tablas. En terrenos coherentes es posible dejar un hueco entre tabla y tabla. Si el terreno es muy malo, optamos por un tablestacado, que consiste en clavar las tablas o paneles de entibación, antes de realizar la excavación. En el vaciado de sótano, si se pretende realizar la excavación completa, se tendría que dejar un talud exterior a lo largo de todo el perímetro de la excavación. Si esto no es posible se realiza la excavación por tramos denominados bataches.

Terraplenados

Los terraplenes se ejecutan por la superposición de capas de tierra o tongadas (20 a 40 cm de espesor), que reduzca el esponjamiento de las tierras y evite posibles asientos del terreno. Se eliminarán las piedras de un tamaño mayor a la mitad del espesor de la tongada. Este compactado se hará mediante aportación de humedad y apisonado. Una vez extendida cada tongada, se humedecerá. Si el grado de humedad de la tongada es superior se desecará. Para el terraplenado se utilizarán tierras de otros desmontes o tierras naturales, no permitiéndose utilizar tierras procedentes de escombros, detritus o tierras sucias. Si se utilizan piedras se denomina pedraplenado. La base de asiento del terraplén se preparará de forma adecuada, a fin de suprimir discontinuidades en las superficies, efectuando, los trabajos necesarios de refinado y compactación.

Maquinaria para Movimiento de Tierras

• Excavadora frontal: puede excavar suelos no coherentes y rocas disgregadas. Los movimientos de rotación de la maquinaria y los movimientos de transporte suponen la mayor proporción del tiempo total de trabajo.
• Retroexcavadora sobre orugas: el ataque se realiza excavando hacia la máquina, descargando por la extensión del brazo. Permite una ejecución rápida y precisa, teniendo la suficiente potencia para permitir el trabajo en terrenos coherentes. Se adapta a cualquier tipo de terreno.
• Retroexcavadora sobre ruedas: el ataque se realiza excavando hacia la máquina, descargando posteriormente por la extensión del brazo. Permite una ejecución más rápida y precisa, teniendo la suficiente potencia para permitir el trabajo en terrenos coherentes. Se adapta a cualquier tipo de terreno seco.
• Pala cargadora: excavadora de ataque frontal, puede excavar suelos no coherentes y rocas disgregadas, aunque su trabajo principal es la carga y transporte de materiales. Los movimientos de rotación de la maquinaria y los movimientos de transporte suponen la mayor proporción del tiempo total de trabajo. Está especialmente indicada para terrenos secos sin ser rocosos (salvo si se le colocan cadenas en las ruedas).
• Retro-pala o mixta: realiza la excavación de manera frontal o hacia la máquina, puede excavar suelos coherentes, no coherentes y rocas disgregadas. Permite una ejecución rápida y precisa. Se adapta a cualquier tipo de terreno seco.
• Bulldozer: es una máquina con una cuchilla ligeramente doblada y fija en la parte frontal, y que va empujando y desplazando la tierra vegetal, rocas disgregadas, arbustos y maleza que pueda haber en el terreno sobre el cual se va a realizar la obra. Puede emplearse también para transporte y amontonamiento de tierras y para control de nivelación en los terraplenes.
• Motoniveladoras: dispone de una cuchilla que puede variar su ángulo tanto en la dirección de la marcha. Puede desplazar grandes cantidades de tierra lateralmente, y controlar la nivelación de fondo de excavación, de sucesivas tongadas que forman los terraplenes, y de los taludes laterales.
• Trailla o scraper: es una máquina excavadora que va retirando capas delgadas de terreno, las transporta y la deposita en otra parte sin interrumpir su marcha, en una sola operación, reduciendo al máximo los tiempos muertos en los trabajos de movimiento de tierras.