Sondeos a rotoperusión

Utilidad en terrenos volcánicos de la serie III.

En los terrenos heterogéneos de la Serie III asociados a los procesos volcánicos, a la baja fiabilidad en la extrapolación de los resultados de investigaciones “in situ” tanto en planta como en profundidad (Caracterización Geomecánica de los Materiales volcánicos de Tenerife, Glez. de Vallejo y Mercedes Ferrer) se le une, como bien se sabe, la dificultad en la obtención de muestras inalteradas de las categorías A y B que además puedan serconsideradas representativas del subsuelo bajo cada una de las zapatas de un edificio.

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Citando al Profesor Don Alcibíades Serrano en la charla realizada sobre “Algunos problemas geotécnicos en las construcciones en terrenos volcánicos” dentro de las Jornadas sobre “Cimentación y riesgos geotécnicos en terrenos de origen volcánico” realizadas en febrero de 1996 en Santa Cruz de Tenerife: La condición de exclusión de singularidades es un tema que en Canarias tiene una importancia extraordinaria.

Dentro del contexto de la geología y geomorfología canaria tienen importancia los siguientes tipos de singularidades cuyas implicaciones sobre la edificación hay que solventar:

a. Singularidades topográficas:

− Estabilidad del acantilado
− Estabilidad en ladera
− Topografía variable en el plano de cimentación

b. Geomorfológicas

− Desprendimientos (activos y pasivos)
− Deslizamientos
− Coluviones

c. Tipo de material

− Heterogeneidades del material
− Existencia de huecos e incluso de cavernas
− Problemas de comportamiento mecánico relacionados con la expansividad (arcillas…) o colapsabilidad (rellenos antrópicos…)

d. Otras

Por ello y de acuerdo también con Don Claudio Olalla entendemos que son de enorme interés en Canarias los sondeos a rotopercusión para la detección de cavidades y para determinar con precisión la configuración real del subsuelo bajo cada zapata. Además su uso permite investigar amplias áreas a bajo costo. Textualmente expuso en las jornadas ya citadas (1996):

“De particular interés en Canarias puede resultar en algunos casos los sondeos “ciegos”, sin extracción de muestra, (salvo el polvillo que produce), normalmente a rotopercusión. Permiten atravesar fácilmente un medio rocoso y detectar cavidades enmascaradas”.

Se define como cavernas los huecos de diámetro superior a 10 cm existentes en el terreno de cimentación (Estaire J., Serrano A., Perucho A.)

Es bien sabido que:

La perforación con obtención de testigo continuo sigue siendo la herramienta más versátil y utilizada, dado que es capaz de perforar en cualquier ángulo y obtener testigo continuo de varios diámetros en un rango de profundidades que puede llegar a superar los 1.500 m. No obstante, los costes de perforación con este método aumentan de tal forma que es necesario realizar un análisis muy cuidadoso para estar seguros de que la información básica para un determinado proyecto no se pueda obtener utilizando métodos de rotación o de rotopercusión, bastante más baratos.

La detección de cavidades subterráneas puede resultar difícil según su tamaño y profundidad. (…)Además de los sondeos convencionales pueden realizarse perforaciones a rotopercusión menos costosas”.

Debe saberse que las estimaciones de la tensión admisible y de asientos admisibles para estos terrenos que han realizado los profesionales en Canarias antes de la aprobación del CTE se han apoyado en la asignación para cada Unidad Geotécnica existente en las zapatas de los valores de la Tabla 8.1 de la NBE AE-88, contenida con la misma numeración en la Norma MV-101/ desde el año 1962.

Estas evaluaciones se han podido realizar gracias a las investigaciones que, bajo cada zapata, se han realizado sistemáticamente en los edificios una vez alcanzado el plano de cimentación, usando taladros (barrenas) de profundidad variable ante la escasez de otros medios. Es práctica habitual en la construcción local pues el contar con un conocimiento bastante aproximado del subsuelo inmediato bajo cada cimentación y por tanto de la zona afectada por los bulbos de presiones. Las singularidades geológicas a veces encontradas mediante este sistema (tubos volcánicos, cuevas, fallas, bolsas escoriáceas sueltas, delgados sustratos rocosos, minas de extracción de zahorras…) se han resuelto de manera diferente según cada caso, siempre en función de la entidad de las cargas y la importancia volumétrica de la singularidad.

La eficacia de esta forma de operar se puede constatar al ver la gran cantidad de edificios correctamente cimentados en terrenos de la Serie III, principalmente en el área de Santa Cruz Laguna.

En Tenerife existe pues suficiente experiencia en esta manera de proceder, con resultados satisfactorios, siempre bajo un marco normativo técnico legal, y apoyados por la labor de técnicos con experiencia pertenecientes a laboratorios y centros de cálculo de estructuras como los creados desde principios de la década de los 70 por iniciativa propia de la Demarcación en Tenerife del Colegio Oficial de Arquitectos de Canarias.

4.3.4.1 Dimensionado según normas
1.- En los casos de edificaciones sencillas con cargas de trabajo no muy elevadas, una primera aproximación en la determinación de las presiones admisibles frente al hundimiento y asientos podrá llevarse a cabo siguiendo normas de uso habitual, en los que se fijan mediante reglas sencillas las cargas admisibles que, en la realidad, se han seleccionado con gran prudencia y se encuentran muy alejadas de las condiciones de hundimiento. A estos efectos se podrán utilizar los valores indicados en la tabla D.25.

Al igual que la NBE AE-88 el CTE DB SE-C en su punto 4.3.4.1 permite el uso de correlaciones conservadoras para la estimación de tensiones admisibles frente al hundimiento: En cuanto a los ensayos de penetración en suelos granulares con más de 30% de contenidos de partículas de tamaño superior a 20mm, el CTE advierte de las incertidumbres que conlleva los resultados obtenidos (F.1.2.3). Es por lo que a continuación expone:

3.- En aquellos casos en los que la importancia del edificio no justifique la realización de estos ensayos, los cálculos se podrán basar exclusivamente en correlaciones que sean suficientemente conservadas, véase tabla D.23.

La imposibilidad de realizar ensayos que sean representativos debido a la naturaleza caótica de los terrenos de la Serie III y el que, de realizarlos, se obtengan resultados fiables lleva a que los cálculos de las cimentaciones de los edificios se basen en este momento en “correlaciones suficientemente conservadoras como las indicadas en la tabla D.23 y D.25 del CTE”.

Existe pues un marco legal en la legislación técnica española que ampara esta manera de operar.

En las II Jornadas sobre Geotecnia realizadas en Tacoronte en mayo de 2008 Don José Estaire Gepp (ETSI Caminos, Canales y Puertos UPM), comenzaba su charla acerca de “Cimentaciones superficiales en rocas con cavernas” con la siguiente introducción:

La existencia de cavernas en el terreno de cimentación constituye un problema geotécnico muy grave para el que la técnica no dispone actualmente de equipos de investigación y procedimientos de análisis eficientes capaces de solucionarlo. Es práctica habitual en las regiones volcánicas, en las que se sabe que pueden presentarse cavernas, realizar un taladro bajo el centro de cada una de las zapatas de una cimentación con una profundidad comprendida habitualmente entre 6 y 8 m, para constatar que en esa profundidad no existe ninguna cavidad y, en caso contrario, para adoptar las medidas oportunas.

En el análisis que sigue se supondrá que se ha seguido la práctica habitual de realizar un taladro de las profundidades indicadas anteriormente bajo cada zapata y se determinará la carga admisible de la zapata en función de las características del medio volcánico.

Estos sondeos (taladros) realizados actualmente en las islas con máquinas perforadoras tipo “STENWICH” o similar son una evolución mejorada de los rudimentarios compresores con barrenas que han permitido a los Directores de Obras “pavimentar” de edificios las islas, incluso ciudades enteras. La puesta a disposición de esta nueva maquinaria a los Estudios Geotécnicos en la actualidad permite solventar las limitaciones de las tradicionales barrenas activadas con compresor como es la de poder acceder a mayores profundidades o atravesar sin dificultad capas de terrenos granulares escoriáceos.

Debidamente operado por sondistas o Directores de obra con experiencia en su uso, permite además adquirir un conocimiento geométrico preciso del subsuelo bajo cada zapata, identificando las potencias de los substratos rocosos (coladas basálticas, conglomerados, tobas…), la presencia de cavernas, del estado de las escorias más o menos soldadas, buzamientos… Téngase en cuenta que es práctica habitual y está económicamente aceptado hacer hasta 5 perforaciones cortas en cada zapata en terrenos no homogéneos cuando estamos atendiendo a cargas importantes. Permite pues investigar amplias áreas a bajo coste.

De acuerdo a 3.2.1. -15 del CTE DB-C: “En caso de terrenos del grupo T-3 o cuando el reconocimiento se derive de otro que haya resultado insuficiente, se intercalarán puntos de reconocimiento en las zonas problemáticas hasta definirlas adecuadamente”, por lo que la campaña de reconocimiento del terreno en los volcánicos de la Serie III debe suponer la investigación total del subsuelo bajo cada zapata.

Esta forma de actuar tiene como finalidad el realizar las comprobaciones oportunas tal y como dicta el CTE DB-C en su punto 4.6.2:

4.6.2 Comprobaciones a realizar sobre el terreno de cimentación
1.- Antes de proceder a la ejecución de la cimentación se realizará la confirmación del estudio geotécnico según el apartado 3.4. Se comprobarña visualmente, o mediante las pruebas que se juzguen oportunas, que el terreno de apoyo de aquella se corresponde con las previsiones del proyecto. El resultado de tal inspección, definiendo la produnfidad de la cimentación de cada uno de los apoyos de la obra, su forma y dimensiones, y el tipo y consistencia del terreno se incorporará a la documentación final de obra. Estos planos quedarán incorporados a la documentación de la obra acabada.
2.- En particular se debe comprobar que:
a) el nivel de apoyo de la cimentación se ajusta al previsto y apreciablemente la estratigrafía coincide con la estimada en el estudio geotécnico;
b) el nivel freático y las condiciones hidrogeológicas se ajustan a las previstas;
c) el terreo `resenta apreciablemente una resistencia y humedad similar ala supuesta en el estudio geotécnico;
d) no se detectan defectos evidentes tales como cavernas, fallas, alerías, pozos, etc;
e) no se detectan corrientes subterráneas que pueden producir socavación o arrastres;.

No debemos ignorar e infravalorar pues en Canarias lo que en libros de geotecnia se denomina “el conocimiento de la experiencia local” (pág. 1041, Geotecnia y Cimientos II Jiménez Salas, Alcibíades Serrano y Justo Alpañés).