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PATOLOGÍA DE LA EDIFICACIÓN 49 

PATOLOGÍAS EN CIMENTACIONES. POSIBLES CAUSAS

1.- INTRODUCCIÓN

De todos los posibles tipos de patología que puede sufrir la edificación, las estadísticas demuestran que son las

patologías ligadas a las cimentaciones las que mayores costes globales conllevan. Además tienen gran repercusiónsocial, lo que las hace más notorias: por la complejidad propia de su reparación, porque suponen una fuertealteración y hasta interrupción del uso del inmueble, y porque suelen involucrar a colindantes e incluso poderespúblicos. Urge como en ningún otro caso determinar las causas y cuanto antes dar una solución al problema.

Sin embargo la diagnosis de este tipo de patologías no es ni mucho menos inmediata. Deben analizarse lossíntomas, esencialmente grietas y movimientos sufridos por el edificio (giros, asientos, desplazamientos, etc) para deellos deducir qué mecanismo los ha originado. A la vista de la cimentación existente y del conocimiento geotécnicodel terreno de apoyo, se podrán deducir las causas del comportamiento conjunto estructura-terreno-cimiento que sonel verdadero origen de la patología producida.

Es muy importante seguir esta metodología, porque sino la reparación se quedará en algo estético o superficial. Lapatología se reproducirá superficialmente y lo que es más grave continuará su proceso de deterioro más oculto, conlo que unas simples grietas en paramentos mal diagnosticadas pueden llevar, en último extremo, al colapso delinmueble.

Finalmente, conocida la causa se diseñarán las medidas reparadoras a adoptar. Éstas pueden ir desde la actuaciónsobre la estructura propiamente dicha, a las modificaciones de las propiedades geotécnicas del terreno (tratamientosde mejora y refuerzo), pasando por los conocidos recalces de la cimentación existente.

En la presente ficha vamos a analizar las causas básicas de fallos de cimentación. Una primera clasificación sería:

• Causas intrínsecas:

o Defecto de proyecto.

o Defecto de ejecución.

• Causas extrínsecas:

o Variaciones en las hipótesis de proyecto.

o Variaciones en las condiciones del entorno.

2.- CAUSAS INTRÍNSECAS DE FALLOS DE CIMENTACIÓN

Se agrupan aquí los fallos de cimentación consecuencia de la interacción entre el terreno y la propia cimentación dela construcción afectada.

2.1. Defectos de proyecto

Son errores de concepción, de diseño o cálculo del proyecto. Son errores previsibles por lo que si se tienen encuenta en el diseño y cálculo de la edificación, el riesgo de que provoquen daños se minimiza.

Enumeramos aquí no todas pero sí algunas de las posibles causas de problemas derivadas del proyecto:

• Falta de capacidad de carga: cimentación insuficiente o capacidad de carga del suelo insuficiente.

• Esfuerzos no contemplados, por ej. por olvido de algunas sobrecargas de explotación.

• Conocimiento insuficiente del suelo. Lo que deriva en la ignorancia de riesgos especiales geotécnicos. Lascausas pueden ser: escasez de reconocimientos previos del terreno, mala interpretación de los mismos, noconsideración de los fenómenos de agresividad, etc.

Cobra importancia en terrenos con especiales características:

o Arcillas expansivas

o Suelos colapsables

o Rellenos antrópicoso Suelos blandos naturales

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• Infravaloración del riesgo geotécnico, conocido éste. Casos así pueden ser: desprecio de los efectos queproduce la falta de homogeneidad de un suelo o las distintas profundidades de aparición de la roca en planta,desprecio de los efectos de la potencial expansividad o de posible subpresión o fenómenos de subsidencias,procesos de disolución, etc.

• Defectos en la evaluación del terreno: asientos calculados no tolerables por la estructura, esfuerzos parásitosen pilotes (olvido del efecto de asiento de terrenos flojos o rellenos recientes), etc.

• Efecto grupo en pilotes: defectuosa estimación del efecto grupo en pilotes flotantes, no consideración de losesfuerzos laterales o del rozamiento negativo, etc.

• Ausencia de consideración del bulbo de tensiones de la cimentación propia, y su alcance. Pero también decimentaciones colindantes, que podrían suponer una carga oblicua sobre nuestra cimentación: habrá queconsiderarla en cálculo y prever un proceso constructivo adecuado (no vayamos a provocar daños a otrasedificaciones).

• Ignorancia de las condiciones de contorno, es decir no consideración de las condiciones del entorno de laestructura proyectada: posibles socavaciones, arrastres, descalces, agotamientos, rebajamientos de nivelfreático, etc.

• Heterogeneidades: distribución irregular de las cargas, o excesiva excentricidad de las mismas a nivel decimentación.

2.2. Defectos de ejecución

No deben confundirse con los errores de proyecto por ser ejecución de éstos. Los defectos de ejecuciónnormalmente responden a un deficiente Control de Calidad. Por tanto, en principio son evitables.

Algunos errores de ejecución podrían ser:

• Apreciación errónea de los estratos resistentes, confundidos con capas de poco espesor, bolos erráticos, etc.

• Errores de replanteo

• Mala calidad de los materiales, en especial hormigones. Deterioro de zapatas, losas o muros por escasacalidad de los materiales: grietas de retracción por mala dosificación del hormigón, materiales con resistenciainferior a la requerida en proyecto, etc.

• Degradación del material, suele ir unido al anterior: hormigón no resistente a la agresividad del terreno,

recubrimientos insuficientes, madera, metal, etc...

• Lavado del hormigón en cimentaciones superficiales o profundas, colocado en presencia de aguas enmovimiento.

• Errores en la colocación de armaduras, confusión de diámetros de armado, ausencia de separadores, etc...

• Problemas de fraguado, unidos a errores de vertido, de dosificación, de curado...

• Cimentaciones profundas mal ejecutadas (fondo no bien limpio, cortadas, lavadas,...) o de baja calidad yexcesiva carga portante de cálculo.

• Rotura o corte de pilotes, rotos durante la hinca o pilotes hincados en arcilla blanda que no han sidorehincados debidamente, fallo de los empalmes en pilotes de acero o de madera, defectuosa extracción de laentubación en el caso de pilotes hormigonados in situ, etc

• Rellenos estructurales. Defectos de compactaciones en cimentaciones sobre rellenos estructurales(sustituciones de terreno o mejoras de terreno).

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Defectos de ejecución de pilotes hormigonados i n situ:Intrusión de terreno por defectuosa extracción de la entubación

3.- CAUSAS EXTRÍNSECAS DE FALLOS DE CIMENTACIÓN

Son las derivadas de la actividad humana a lo largo del tiempo, así que son variables por definición y difícilmenteprevisibles.

Se engloban tanto los cambios en el propio edificio como en el entorno, y en cualquier caso, modificansustancialmente las condiciones para las que se diseñó la cimentación.

3.1. Variaciones en las hipótesis de proyecto

Se trata de las modificaciones al proyecto del propio edificio que pueden afectar a la cimentación. Y esto puedeocurrir de varias formas, entre ellas:

• Aumento del número de plantas sobre rasante.

• Necesidad de profundizar la cimentación en toda o parte de la estructura, para ganar sótanos o bien fososindustriales, cámaras acorazadas, etc.

• Incrementos de sobrecargas de uso. Aumento de la actividad que precise la aparición de elementos noprevistos (fichero, etc) o bien un cambio de actividad y consecuentemente de las cargas. Inclusosolicitaciones dinámicas de maquinaria, no previstas inicialmente.

• Cese de la actuación de fuerzas que disminuían o contrarrestaban las cargas.

• Rehabilitación o adecuación al uso sobre todo en plantas bajas. Cambio de función de la estructura ynormalmente conlleva una redistribución de cargas, con una nueva distribución de pilares, apertura de huecosno previstos en muros de fachada, etc.

3.2. Variaciones en las condic iones del entorno .

Se trata aquí de las afecciones del entorno a la cimentación que tienen su origen en la actividad del hombre y portanto no previsibles en proyecto.

Es imposible prever en el proyecto inicial modificaciones futuras y menos aún del entorno. Sin embargo muchos deestos problemas se evitarían de considerarse adecuadamente cuando se proyectan esas actuaciones posteriores.Es el caso de excavaciones, túneles o edificios de nueva construcción en las proximidades de edificios existentes.

Es decir, muchas veces estaríamos ante defectos del proyecto de la actuación posterior, cuyas consecuencias seven en preexistentes próximos (en cuyo proyecto no podían preverse, evidentemente).

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Para ilustrarlo con ejemplos, vamos a enumerar aquí algunas posibles variaciones del entorno:

• Cargas adyacentes: alteración general producida por construcción en las inmediaciones.

o Inducción de movimientos complementarios: asientos, desplazamientos y giros.

o En cimentaciones por pilotes: empujes horizontales y rozamiento negativo.

o Fenómenos de inestabilidad y deslizamiento: por socavaciones, arrastres, erosiones ...

Empujes horizontales produc idos por cargas superficiales

• Inestabilidades y deslizamientos inducidos:

o Excavación y desmonte al pie de laderas

o Excavaciones en la base de muros

o Socavación

o Supresión de la vegetación

o Modificación de la escorrentía superficial

• Excavaciones próximas al aire libre o subterráneas. Produciendo una disminución de la capacidad de cargade la cimentación, excesiva deformación del suelo, asientos superficiales junto a zanjas y taludes, descalcede cimentación, afección al bulbo de presiones, etc.

o La afección de las excavaciones a cielo abierto depende de varios factores a considerar si queremosdisminuir el riesgo para las construcciones próximas. Fundamentalmente:

- Características del terreno

- Profundidad de la excavación

- Distancia horizontal de la excavación a la edificación preexistente.

- Velocidad de excavación

-  Tiempo que permanece abierta

- Rigidez de la contención y elementos de soporte lateral (anclajes, entibación...)

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Relaciones empíricas entre la profundidad de excavaciones y los movimientossuperficiales a distintas distancias (Crofts et al., 1980)

o En el caso de las excavaciones en profundidad, los factores a considerar fundamentalmente son:

- Características del terreno y estado tensional (cargas soportadas, cimentaciones bajo lasque discurrirá: profundidad, bulbo de presiones, ....)

- Sistema constructivo de la propia excavación: maquinaria, velocidad, sostenimiento,revestimiento, etc....

- Variables determinantes del riesgo:

D diámetro de la excavación

H profundidad de la excavación

X distancia a edificios próximos (medida a eje de la excavación)

Parámetros a considerar en el proyecto de excavaciones profundas

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• Vibraciones y efectos dinámicos. Alteración de las condiciones de equilibrio del suelo producida porvibraciones o percusiones en las proximidades de la estructura.

Dependen del tipo de edificio y de las características de la vibración: intensidad, duración y frecuencia.Sus efectos dependerán del tipo de terreno (por ej. tendrá mayor afección en arenas poco densas) y desi hay capas transmisoras: costras, vetas cementadas, etc.

Estos son algunos de los efectos que pueden provocar sobre el terreno:

- densificación de arenas- sobrepresiones intersticiales en arcillas

- licuefacción de suelos limosos

Se han desarrollado criterios empíricos para su previsión en el caso de impactos, procesos de hinca...como los de Artewell y Farmer (1973). De forma que se llega a determinar la magnitud de los daños enfunción de la velocidad de propagación de la vibración. A tener en cuenta cuando se proyectanimpactos como voladuras o hinca de pilotes:

- daños ligeros: 10-15 mm / sg.

- Daños graves: 80-150 mm / sg.

• Modificaciones del contenido de humedad y el nivel freático.

La variación del nivel freático modifica las presiones efectivas sobre cimentaciones profundas yprovoca fenómenos de subsidencia / subpresión en el resto.

Puede tener muy diversos orígenes:

- Desaparición de bombeos de sistemas de riego o abastecimiento

- Procesos de desecación como ejecución de pozos de bombeo, drenajes, plantación deárboles de desarrollo rápido, etc

- Fugas antrópicas: roturas o escapes de conducciones subterráneas, canales, piscinas,colectores...

- La ejecución de túneles, pantallas (soterramientos), pueden producir bien un efecto “dren” obien efecto de barrera.

- Excavaciones que producen un rebajamiento del nivel freático en obras.

4.- CONSIDERACIONES FINALES

Es imprescindible una adecuada diagnosis de las causas. Determinadas las causas de los daños, siéstos tienen su origen en la cimentación, podremos plantear la forma de reparación más adecuada ytambién de qué forma acometerla con el menor perjuicio posible para el propio edificio y para loscolindantes.

En cualquier caso, es muy importante que los daños a la cimentación se resuelvan en profundidad. Lasreparaciones someras, p.e. grietas en tabiques, resultan contraproducentes puesto que ocultarían lossíntomas durante más tiempo, permitiendo que el daño real a la cimentación aumente progresivamente.

Los daños a la cimentación pueden tener graves consecuencias para la edificación, llegando incluso al

colapso. Por lo que debe preverse cualquier riesgo desde la fase de proyecto. Considerando no sólonuestra propia cimentación, sino las afecciones que pueda tener nuestra actuación sobre cimentacionespróximas.

 Y después, debe ponerse el debido cuidado y control en la ejecución. Las cifras de siniestros ya habidos, justifican sobradamente el coste de ensayos de control de calidad. Con ellos se detectan sobre lamarcha los defectos intrínsecos de la cimentación y pueden subsanarse. Veremos alguno de esosensayos en fichas sucesivas y comentaremos algunas de las patologías habituales en distintos tipos decimentación.

BIBLIOGRAFÍA

- “Patología y recalces de cimentaciones” Luis Sopeña Mañas. Ponencia dentro de las J ornadassobre cimentaciones en el Código Técnico de la Edificación. CEDEX. 2006

- “ Diagnosis y causas en patología de la eificación”. Manuel Muñoz Hidalgo.

- “Prevención y soluciones en patología estructural de la edificación”. Manuel Muñoz Hidalgo. 1991