Arcillas expansivas peligro para la cimentación

Las arcillas llamadas "expansivas" entrañan un peligro para la cimentación: asientos en periodo de sequía,Image levantamientos cuando el agua vuelve.
Esta alternancia de asientos y levantamientos provoca daños en los muros.
Introducción
Hemos visto,  los daños por asientos debidos a arcillas jóvenes y compresibles, sin diferenciar las arcillas por su constitución mineral, de la cual depende muy directamente su sensibilidad al agua.
Si, ahora, nos centramos en este parámetro, nos vamos a encontrar dos grupos más de siniestros, cuyos efectos sobre las edificaciones son más graves.
En el caso de la ficha anterior, el mineral arcilloso es esencialmente la caolinita, que sabemos que es más bien estable estructuralmente; puede ser que no ocurra lo mismo con la montmorillonita.
Los períodos de gran sequía conducen a una fuerte disminución del volumen en algunos suelos arcillosos.
Este otro mineral, ha sido la estrella de un acontecimiento climático de carácter excepcional: una sequía que ha marcado los años 1989/1990. Bancos arcillosos relativamente profundos y hasta ese momento sin problemas se encontraron de pronto afectados por movimientos diferenciales que agrietaron gravemente varios miles de construcciones.
Sin que sea posible aquí analizar a fondo este proceso, resumimos brevemente sus principales manifestaciones:
* Los déficits pluviométricos registrados (entre el 30 y el 55% de las medias normales) durante este período bienal tuvieron una duración continua excepcionalmente larga, entre agosto de 1988 y noviembre de 1989, que fue seguida de una segunda igualmente importante de marzo a finales de septiembre de 1990; este efecto acumulativo fue el origen de esta situación particular de sequía.
* La sequía acarreó, en unos suelos con fuerte retención de agua como son las arcillas con predominancia de montmorilonita, una evaporación de gran intensidad, entre la superficie y el banco arcilloso, y esto hasta una profundidad de 2 a 4 m. Téngase en cuenta que, en la alternancia de una estación normal, las variaciones en el contenido de agua del suelo perturban su equilibrio hídrico en una profundidad no superior a 1 m (ver esquema).
Sin entrar en el detalle matemático de la cuestión, hay que saber que esta evaporación conduce a una fuerte disminución del volumen del suelo arcilloso por expulsión del agua (una decena de cm).
* Este proceso se agrava localmente por la presencia, en la proximidad del edificio, de alguna vegetación, cuya necesidad de agua es significativa (por ejemplo, robles, álamos, fresnos ...).
* Quizás la cuestión de mayor repercusión sea que estos movimientos del suelo no han sido uniformes bajo los edificios, pues ellos mismos constituyen pantallas contra la evaporación. El resultado ha sido la generación de esfuerzos diferenciales importantes entre el centro del edificio y su periferia. Se han observado, en las esquinas, descalces de las zapatas, que han provocado grietas como las que se presentan en la fotografía.
Se trata de daños del mismo tipo que los descritos en la primera ficha de esta colección, pero la amplitud de las grietas puede adquirir valores mucho mayores, alcanzando, en los casos graves, los 30 o 40 mm. La envergadura de las reparaciones puede acarrear a un coste que, en el caso límite, puede ser el de una nueva edificación.
En este caso, los desperfectos afectan también a la obra secundaria y a las instalaciones, incluso a elementos exteriores a la propia edificación (aceras, calzadas, red de alcantarillado, redes de suministros, etc.).
* Se señala, por último, que debido a la propia naturaleza de las arcillas afectadas, se puede desarrollar, en el transcurso de un periodo ulterior muy lluvioso, un efecto opuesto de dilatación que tienda a volver a cerrar las grietas (no sin dificultades para la reparación).
Esquema: formas típicas de fisuraciones en viviendas unifamiliares con cimentaciones superficiales
sobre suelo arcilloso en periodo de sequía. Perfiles hídricos de suelos arcillosos.
Movimientos asociados.Contracción. Hinchamiento.
En periodo normal.
En periodo de sequía.
W = Contenido en agua del suelo.

Cuando los suelos arcillosos recuperan el agua, su volumen aumenta: la cimentación se levanta.
Esta última observación nos lleva a decir algunas palabras de esta patología inversa, que se da en estos mismos suelos arcillosos de montmorilonita. Se manifiesta porque el edificio constituye una cobertura del terreno, que lo aísla de las variaciones climáticas estacionales, sobre todo de la evaporación en período caluroso y seco (pero sin que se trate, en esta ocasión, de sequía excepcional).
Se puede observar entonces, sucesivamente:
* A corto plazo (los primeros ciclos anuales), y sobre todo para los edificios construidos en período seco, levantamientos de la periferia provocados por la dilatación que acompañan las primeras lluvias. El centro, al abrigo de penetraciones de agua directas, queda estable.
* A largo plazo (tres a cinco años), un aumento continuo del contenido de agua bajo el centro del edificio, sobre todo si el nivel freático es poco profundo. Su periferia (especialmente las esquinas) permanece más expuesta a las variaciones climáticas.
El efecto, en global, se traduce en una dilatación máxima en el centro, y en una alternancia levantamiento-asiento en la periferia.
Estos movimientos diferenciales engendran, a su vez, esfuerzos alternos en las construcciones, y muy particularmente en los muros de construcciones ligeras como son las viviendas unifamiliares. Se producen grietas similares a las que ya nos hemos referido, pero a las que hay que añadir efectos de fatiga debidos a esta alternancia de esfuerzos, y que son capaces de llevar al edificio a su ruina.
Además, estos movimientos estacionales, contrariamente a que ocurre con los debidos a la consolidación, no van a amortiguarse en un plazo razonable.
Conclusión
Hay que señalar que la patología en la cimentación de las edificaciones, provocada por la presencia de arcillas expansivas, no es un fenómeno imprevisible. Las consecuencias, en caso de sequía prolongada, pueden ser calamitosas.
La Lección
Podemos extraer, confirmando lo expuesto en la ficha anterior, es que toda capa arcillosa dudosa debería ser objeto de una investigación mínima sobre su potencial de dilatación.

Las grietas estructurales de las obras de albañilería en viviendas unifamiliares

La retracción de los morteros, la heterogeneidad de los materiales y la flexión de los forjados son las tres causas principales del agrietamiento de paredes y fachadas.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La retracción de los morteros, la heterogeneidad de los materiales y la flexión de los forjados son las tres causas principales del agrietamiento de paredes y fachadas.
Introducción
Los cerramientos de fabrica constituyen actualmente uno de los sistemas constructivos más utilizados en viviendas unifamiliares. Son empleados ladrillos o bloques (de hormigón o cerámicos) unidos por juntas de mortero (de cemento o bastardo). Esta fábrica constituye el elemento externo del muro de cerramiento y, por lo tanto, suele ir recubierta en su cara externa por un revestimiento, casi siempre hidrófugo, a base de cemento, (realización tradicional) o monocapa, que es la versión más frecuente hoy en día.
La pared exterior de una vivienda unifamiliar puede cumplir dos funciones
1. La función de carga. En ella se apoyan los forjados y la cubierta. Debe comprobarse la resistencia del muro, para asegurarse que las cargas transmitidas no sobrepasen la capacidad de compresión de los bloques o de los ladrillos, respetando además un coeficiente de seguridad
2. La función de cerramiento, que desempeña la fabrica frente a las diversas agresiones climáticas:
* Frente a la lluvia, cuya penetración puede evitarse gracias al grosor y a la buena ejecución de la obra de albañilería, pero también gracias a la correcta aplicación del revestimiento. Lo que garantiza la impermeabilidad es el conjunto pared-revestimiento.
* Pero también los cambios de temperatura estacionales. La fabrica construida se complementa con paneles aislantes, colocados normalmente en su lado interno.
Descripción

Las tres categorías de grietas estructurales que vamos a estudiar en esta ficha son:
* Las fisuras por la retracción “diferencial” de los materiales que contiene la fabrica. (Fisuras 1)
* Las fisuras provocadas por cambios de temperaturas y humedad. (Fisuras 2)
* Las fisuras debidas a la flexión del forjado. (Fisuras 3)
Origen
FISURAS 1- La contracción de los morteros y hormigones de cemento es un fenómeno de retracción del material provocado por la pérdida de una parte de su agua de fabricación (por su secado y evaporación). Se manifiesta muy rápidamente y con una intensidad tanto mayor cuanto más excesivo haya sido el volumen de agua utilizado respecto del que era necesario para el fraguado de dicho mortero o de dicho hormigón. Pueden entonces aparecer grietas por el contacto de dos elementos de edades diferentes, como son los bloques y las juntas de montaje, principalmente cuando el mortero que los constituye es extendido en momentos de clima muy seco, sin que se hayan humedecido los bloques simultáneamente antes de su colocación.
FISURAS 2- Las variaciones de temperatura o de humedad, por su parte, pueden afectar a la pared de distintas formas:
a. Cuando el cerramiento está formado por materiales heterogéneos, por ejemplo: ladrillos y dinteles/armadura metálica de hormigón armado. El comportamiento diferente de estos materiales puede provocar fisuras en sus juntas.
b. Por otra parte, se sabe que estos materiales presentan, como consecuencia de los cambios de temperatura, variaciones dimensionales nada despreciables (dilatación en verano, contracción en invierno). De este modo, un cerramiento, con varios metros de longitud, tiende a contraerse varios milímetros en épocas de frío. Pero, debido a su unión rígida con el resto del edificio, sufre tensiones de tracción que son susceptibles de provocar grietas verticales.
FISURAS 3- Los forjados de la vivienda unifamiliar, suele estar formado por viguetas prefabricadas, de hormigón armado o pretensado, con función de carga en un solo sentido, y cuya longitud puede llegar a los 5 metros o más. Un forjado de estas características puede sufrir una ligera deformación a flexión en su parte central. Esta circunstancia no compromete su estabilidad, pero puede ir acompañada de un giro del apoyo sobre el muro de fachada y de un levantamiento del borde del forjado. Esto genera una grieta horizontal bajo su apoyo.
Este defecto también puede afectar a los ángulos del techo realizados con losas de hormigón armado, si el encuentro de las paredes no ha sido reforzado con una armadura metálica vertical, mediante bloques cuyos ángulos hayan sido especialmente perforados con tal fin.
La mayoría de estas grietas atraviesan la pared y llegan hasta el revestimiento, por lo que, a priori, son de carácter filtrante; pero puede evitarse que aparezcan señales de humedad en la cara interna del muro de fachada colocando una cámara de aire entre el cerramiento y el trasdosado, capaz de evacuar el agua filtrada.
En resumen, existen numerosos factores que provocan el agrietamiento de las obras de albañilería

Patologías asociadas a cimentaciones superficiales sobre rellenos naturales y echadizos

Con motivo de la escasez de suelo edificable en zonas urbanas unido a la alta demanda existente, cada vez más frecuentemente se edifica sobre suelos de baja calidad geotécnica o rellenos, con el consecuente aumento de la probabilidad de que se produzcan daños o patologías en los edificios, en especial los que han empleado cimentaciones superficiales tales como zapatas o losas. La combinación de una incorrecta definición del terreno un sistema de cimentación superficial puede dar origen igualmente a daños en el inmueble.
Descripción
Distinguiremos dos tipos de rellenos:
* Relleno natural -Suelo natural o vegetal de muy baja compacidad y/o capacidad portante (habitualmente terrenos cuaternarios), no preconsolidados y no aptos para cimentar. (algunos depósitos asociados a vaguadas, playas o alteraciones superficiales de suelos).
* Relleno artificial o echadizo -Suelo artificial de baja compacidad y no apto para cimentar, compuesto por restos de suelo natural, restos cerámicos, metálicos y otros, que tienen su origen en movimientos de tierras previos, escombreras mineras, vertederos urbanos, etc.
Las cimentaciones superficiales sobre los terrenos anteriormente descritos, presentan en la mayoría de los casos problemas de asientos diferenciales o asientos mayores de los previstos para el cálculo de la estructura, dando lugar a patologías en forma de grietas o fisuras, pudiendo desembocar en la ruina del edificio.
Los daños y grietas más comunes son los siguientes:
* Grietas diagonales (ocasionalmente en arco) fig-1– Se manifiestan en tabiquerías y fachadas, debido al asiento mayor del previsto para esa estructura de una o varias de las zapatas. La fachada puede volverse inestable y desprenderse.
* Rotura de cimentación.- Losas, zapatas corridas y zapatas por perdida de superficie de apoyo bajo la cimentación y punzonamiento por las cargas de la estructura.
* Fisuración y rotura de elementos estructurales fig-2- como forjados, vigas riostras, etc. El asiento diferencial excesivo da lugar al movimiento de los pilares o grupos de pilares, superándose el límite elástico de algunos elementos estructurales. Estos daños se manifiestan en principio en las fachadas con las grietas anteriormente expuestas.
* Daños en cubiertas.- también pueden sufrir grietas y fisuras.
* Grietas verticales: Originadas en giros producidos por asiento de una pórtico con respecto a otro en el cerramiento que los une (figura 2)

Origen
El relleno ya sea natural como artificial, como hemos visto, se trata de un terreno de baja compacidad, muy heterogéneo y con una deformabilidad potencial muy alta, resultando en la mayoría de los casos una probable fuente de daños. Su comportamiento es imprevisible frente a una cimentación, presentándose patologías la mayoría de las veces por asientos diferenciales y por otras causas que rompen el débil equilibrio relleno-cimentación:
· Tensión de la cimentación superior a la admitida por el suelo. En ausencia de un estudio geotécnico o por insuficiencias en el mismo, y en base a la experiencia, se puede mal interpretar como firme un relleno. Si la entidad de la edificación es pequeña (viviendas unifamiliares), a priori no deberían presentarse problemas debido a la escasa carga que se transmite al terreno; los asientos excesivos pueden presentarse en un lapso más largo de tiempo, poco a poco y debido a su escasa preconsolidación (rellenos arcillosos).
· Presencia de agua. El relleno, como material heterogéneo y poco compacto es muy sensible a la acción del agua. Antiguos cauces o vaguadas rellenos pueden reactivarse en periodos de fuertes lluvias (lavado del suelo bajo cimentación), un caudal considerable de agua de lluvia (infiltración) o debido a la rotura de saneamientos, puede redistribuir las partículas en rellenos granulares (arenas y limos) o alterar elementos como metales, materia orgánica, etc, disolviéndolos parcialmente y creando huecos, además de aguas potencialmente agresivas al hormigón / acero.
· Presencia de elementos extraños. En vertederos de residuos sólidos urbanos y antiguas zonas deprimidas cercanas a barrios antiguos, la presencia de rellenos de espesores de más de 10 metros es habitual. Muchas veces pueden interpretase como terrenos naturales debido a su compacidad. La existencia de restos de electrodomésticos, coches u otros elementos extraños entre los rellenos puede suponer un problema muy grave.
· Rellenos expansivos. Rellenos de alteración o echadizos de suelos arcillosos, suelen ser potencialmente expansivos.
Prevención y reparación de daños
Prevención –Es necesario para prevenir problemas la realización de un estudio geotécnico completo y la no-cimentación sobre rellenos, siendo estrictamente necesario atravesarlos hasta alcanzar el firme mediante pilotes o proyectando mas plantas sótano. Las mejoras del terreno no garantizan al 100% la no-aparición de patologías a corto, medio o largo plazo, debido a la heterogeneidad del material y a los numerosos factores que le influyen negativamente.
Reparación – Son costosas y dificultosas de ejecución. Siempre que no se haya producido la ruina del edificio, los asientos diferenciales se solucionan con micro pilotaje hasta firme resistente y así evitar más asientos derivados de rozamientos negativos y error de diseño.
Conclusión
Será necesaria la realización de un geotécnico completo antes de proyectar la cimentación y evitar cimentar siempre sobre rellenos, así se podrán prevenir gran parte de las patologías que suelen presentar las cimentaciones y como consecuencia el resto del edificio.

Explosivo Químico

 

 

 

 

 

 

 

 

Demolición en entorno de diques y presas con el CRAS de Kayati
Las propiedades expansivas sin generar vibraciones del CRAS le abren un hueco en la demolición en el entorno de diques y presas, en las que se desea evitar el riesgo de que el agua invada la zona de demolición.
El CRAS supera en prestaciones y seguridad al explosivo convencional en la demolición

 

 

 

 

 

en el entorno de diques y presas Las propiedades expansivas sin generar vibraciones del CRAS le abren un hueco en la demolición en el entorno de diques y presas, en las que se desea evitar el riesgo de que el agua invada la zona de demolición. Kayati SL, la empresa productora del CRAS, cuenta con una amplia experiencia internacional en la demolición en el entorno de presas. En uno de los trabajos recientemente realizados, Kayati SL participó con 300.000 kilogramos de CRAS en una demolición que se adjudicó a la firma vitoriana tras una licitación internacional.

 

 

 

 

 

En el presente artículo mostramos la evolución de los trabajos en el entorno de una presa en los que se debían demoler varias rocas unas lejos del muro de contención existente. Para ello se realizaron voladuras con dinamita en los casos más alejados del muro de contención, mientras que se usó CRAS para demoler las rocas que estaban cerca al muro de contención. En estas últimas se debía de evitar la generación de vibraciones, que podrían afectar al muro y provocar la inundación de la zona del proyecto.

 

 

 

 

 

La utilización de explosivos convencionales causó las molestias inherentes a este tipo de productos. Se generó ruido molesto, se produjo un inevitable impacto ambiental y, pese a la preparación minuciosa realizada, no se pudo evitar que algunos fragmentos afectasen a edificios en zonas próximas a las explosiones, por lo que la seguridad del proceso se vio en entredicho.

 

 

 

 

 

Las conclusiones del equipo que realizó la demolición fueron altamente positivas. Se constató que el CRAS es un producto muy adecuado para la realización de demoliciones en entornos de diques y presas. Se hizo hincapié en la importancia de seguir de manera precisa las instrucciones de uso del producto, pensadas para obtener el máximo rendimiento en la demolición, y en la de la fase de perforación para que el efecto del CRAS sea también máximo.