.
.
El present text està extret del manual que vaig preparar per al curs introductori del CTE que es fa al CAATB, i amb tota honestedat, és una vil afussellada de la ponència “El Documento Básico SE-C Seguridad Estructural Cimientos del CTE”, presentada per D. José Antonio Tenorio Ríos a les Jornadas sobre Cimentaciones en el CTE, organitzades per l’ICOG, que he traduït al català (aquest és el meu únic mèrit personal, si n'he de buscar algun) i a la qual he afegit alguns comentaris, o bé he suprimit alguna coseta que, al meu humil parer, potser era reiterativa.
No pretenc aportar una visió resumida dels continguts del DB SE-C, que com a tota normativa, és poc propensa a una síntesi. En lloc de repetir els arguments que en cada capítol es presenten al document, en els següents punts es comenta el que cadascun d’ells representa de novetat respecte a la situació normativa precedent, posant una atenció especial en aquells temes que tenen una importància prevalent. Recomanem fer un seguiment paral•lel de l’articulat conforme es segueix la següent lectura, per tal de tenir una visió general de l’estructura de la norma, i familiaritzar-se amb els seus continguts.
Si ets un usuari habitual del DB SE-C, aquí no trobaràs res de nou... si ets un usuari no iniciat, i en especial si no et dediques a la geotècnia, potser et servirà de guia.
Organització del documentD’acord amb la filosofia general que presideix la redacció del Codi Tècnic de l’Edificació (CTE) poden distingir-se en el DB SE-C per al projecte de fonamentacions tres parts clarament diferenciades:
a. Una primera part (capítols 2 i 3) en les que s’identifiquen, per un costat, els objectius funcionals i prestacionals que han de ser satisfets de forma general per la fonamentació d’un edifici, fent referència al DB SE en el que se refereix a la distribució i combinació d’accions que han de tenir-se en compte pel projecte de la fonamentació, i per altre costat, els requisits i contingut de tot estudi geotècnic per a la fonamentació d’estructures d’edificació.
b. Una segona part (capítols 4, 5 i 6) on una vegada definits els camps d’aplicació i modalitats de cadascuna de les classes de fonaments i estructures de contenció de terres, s’identifiquen les accions a considerar i les dades geomètriques necessàries per a l’anàlisi i dimensionat de cadascuna d’elles. Es determinen els mètodes de verificació dels distints Estats Límit prèviament definits per a cada tipus de fonament i es proporcionen un conjunt de recomanacions a tenir en compte durant el control de la seva construcció i comportament.
c. Una tercera part (capítols 7, 8 i 9) que jo acostumo a anomenar "el calaix del sastre" on es tracten les excavacions, reblerts i el control de l’aigua freàtica que són necessaris realitzar per a condicionar el terreny a la topografia prevista en el projecte. S’identifiquen els factors que s’han de tenir en consideració per a una possible millora del terreny i s’utilitza la mateixa metodologia que l’emprada en la segona part per a l’anàlisi i control dels Estats Límit dels ancoratges al terreny.
En el capítol 2 (Bases de càlcul) s’exposen els requisits mínims exigibles a la fonamentació d’un edifici i a les diferents formes de vincular-los. Es desenvolupa en major detall el mètode de verificació dels Estats Límit Últim mitjançant el càlcul, incorporant el mètode dels coeficients de seguretat parcials dels Eurocodis, i es donen criteris per a identificar els Estats Límit de Servei. Per a cadascuna de les situacions de dimensionat i combinacions de càrrega contemplades en el DB SE s’identifiquen els efectes de les accions sobre la fonamentació, procedents tant de l’estructura com del terreny sobre el que es recolza, que s’han de tenir en compte per comprovar cada estat límit.
En el capítol 3 (Estudi Geotècnic) es desenvolupen les activitats bàsiques mínimes de cadascuna de les fases d’aquest tipus d’estudis. En primer lloc es descriu la informació que cal recopilar i els treballs de reconeixement que s’han d’executar tenint en consideració tant les característiques de l’edifici com del terreny. A continuació s’especifica el contingut que ha de tenir l’estudi, tant la seva memòria com els diferents Annexes que el composen.
Els capítols 4 (fonamentacions directes), 5 (fonamentacions profundes), 6 (elements de contenció) estan redactats tots ells de forma que una vegada identificats els diferents tipus de fonamentació, el seu camp d’aplicació i els Estats Límits que s’han de comprovar per a cadascun d’ells, s’identifiquen: els mètodes de càlcul que permeten comprovar els Estats Límits prèviament definits, les dades necessàries per aquest fi, i els treballs de control necessaris per assegurar una correcta execució i seguiment del comportament del fonament.
En el capítol 7 (condicionament del terreny) s’estableixen els criteris bàsics per a executar excavacions i replens en absència d’edificacions properes, i s’identifiquen i analitzen els Estats Límit que cal tenir en compte en la gestió de les aigües subterrànies que poden afectar l’obra.
En el capítol 8 (millora i reforç del terreny) es descriuen els factors a tenir en consideració a l’hora d’escollir un determinat procediment per a millorar les característiques del terreny amb la finalitat d’optimitzar els criteris de disseny geotècnic, reduir els costos de la fonamentació o l’estructura o permetre l’edificació en zones a les quals seria inviable en les condicions existents.
Finalment, en el capítol 9 (ancoratges al terreny) es defineixen els diferents tipus que poden utilitzar-se en l’edificació i, desprès d’identificar les accions a considerar i les dades geomètriques pe al disseny i anàlisi dels mateixos, es proporciona la informació necessària per a comprovar la seva estabilitat i dur a terme assaig de control, tenint en consideració la normativa vigent.
El document manté l’esperit de ser complert i autocontingut, simplificant en alguns casos l’exposició mitjançant la derivació de part de la informació a uns annexes finals (7 en total) que faciliten la comprensió dels capítols descrits.
Resum i comentaris dels continguts
Capítol 1: Àmbit d’aplicació i generalitats El document assenyala “L’àmbit d’aplicació del DB SE-C és el de la seguretat estructural, capacitat portant i aptitud al servei, dels elements de fonamentació i en el seu cas de contenció de tot tipus d’edificis, en relació amb el terreny, independentment del que afecti a l’element pròpiament dit, que es regula en els Documents Bàsics relatius a la seguretat estructural dels diferents materials o a la Instrucció EHE” pel que fa al formigó armat.
Amb això es marca la necessitat de la utilització conjunta dels diferents documents que composen el codi. En el document de fonaments es tracta tot el referent al terreny, establint els criteris necessaris per al dimensionat dels fonaments, murs, etc, en funció d’aquell, admetent els mètodes que figuren en altres documents (altres DB d’elements estructurals i la pròpia EHE) a l’hora del disseny dels elements en contacte amb el terreny des del punt de vista estructural.
Així, el DB estableix que el dimensionat de la fonamentació com element que exerceix pressions sobre el terreny es faci amb el format d’accions i coeficients de seguretat indicats en el mateix. Nogensmenys, la comprovació de la capacitat estructural de la fonamentació pot fer-se amb les simplificacions que indica el DB o mitjançant el format general d’accions i coeficients de seguretat inclosos en el DB SE, i a la resta de Documents Bàsics relatius a la seguretat estructural dels diferents materials o la instrucció EHE.
Capítol 2: Bases de càlcul El capítol 2 és general a tot el document. Sense voler entrar en excessius detalls, en aquest capítol es defineix, a l’igual que en el DB SE, que les comprovacions a realitzar són les relatives a la capacitat portant (resistència i estabilitat) i la aptitud al servei, és a dir, les exigències de la part I del CTE.
Per les comprovacions s’indica que han de fer-se en les situacions de dimensionat necessàries, que no són altres que aquelles circumstàncies, igualment probables, en les que l’estructura ha de complir la seva funció (persistents, transitòries i extraordinàries.)
Les comprovacions indicades en el document es basen en el mètode dels estats límits, per al qual el DB SE-C es recolza en el document de seguretat estructural DB SE, afegint i adaptant el necessari en relació al terreny.
Els estats límit últims que defineix el document són: la pèrdua de la capacitat portant del terreny de recolzament de la fonamentació per enfonsament, el lliscament o bolcada de l’estructura, l’estabilitat global del terreny (lliscament general del subsòl), la pèrdua de capacitat resistent del fonament per fallida estructural, la fallida originada per efectes que depenen del temps (durabilitat del material del fonament, fatiga del terreny sotmès a càrregues variables repetides) i aquells que en concret puguin marcar el document el altres capítols.
En quan als estats límit de servei, el DB SE-C considera els moviments excessius de la fonamentació que pugin induir esforços i deformacions anormals en la resta de l’estructura que es recolza sobre ells, i que encara que no arribin a la situació de fallida afectin l’aparença de l’obra, al confort dels usuaris, o al funcionament dels equips o instal•lacions; també es consideren en aquest sentit les vibracions que al transmetre’s a l’estructura puguin produir manca de confort en les persones o reduir la seva eficàcia funcional, o produir danys o deteriorament que pugin afectar negativament a l’aparença, durabilitat o funcionalitat de l’obra.
Per a la comprovació dels estats límit, el document estableix quines són les variables bàsiques. Aquestes són les accions (accions sobre l’edifici, accions de l’edifici sobre el fonament o sol•licitacions, i accions geotècniques sobre la fonamentació que es transmeten o generen a través del terreny), els materials de construcció i la geometria de la construcció i del terreny.
És convenient assenyalar la llibertat que es dona al projectista per al càlcul en diferents casos. Com en d’altres documents del CTE es dona opció a que la verificació pugui ser realitzada per molts diferents mitjans: “en determinades circumstàncies podran verificar-se els estats límit utilitzat algun dels següents procediments. mesures prescriptives, experimentació en model, proves de càrrega, mètode observacional”.
Malgrat que s’obre la porta a l’aplicació del mètode de càlcul a partir de coeficients de seguretat parcials, el DB SE-C segueix les regles més clàssiques del càlcul de fonamentacions, establint un únic coeficient de seguretat global, diferent segons les comprovacions a efectuar. Els coeficients de seguretat a utilitzar en les diferents situacions de dimensionat, estat límit i tipus de fonamentació de tot el DB es reculen en una única taula (taula 2.1).
També es fixen en aquest capítol els valors de la distorsió angular (taules 2.2 i 2.3) i les vibracions admissibles per a obres (taules 2.4 i 2.5). Val a dir que el mètode clàssic de verificació que s’ha fet servir en la geotècnia convencional del nostre país consistent en prescriure un valor màxim d’assentament (usualment els 2.5 cm heretats de la polzada que recomanaven els textos clàssics) queda desestimat en el document, deixant doncs a criteri del projectista la limitació de l’assentament màxim admissible per l’estructura.
Capítol 3: l’estudi geotècnic El DB SE-C defineix l’estudi geotècnic com el compendi d’informació quantificada en quan a les característiques del terreny en relació amb el tipus d’edifici previst i el contorn on s’ubica, que és necessària per a procedir a l’anàlisi i dimensionat dels fonaments i d’altres estructures que tenen relació directa amb el subsòl.
L’estudi és el document marc que estableix el reconeixement del terreny a efectuar en funció de la importància de l’obra, de la problemàtica del terreny i de les dades disponibles d’experiències anteriors.
Es comenta que les conclusions de l’estudi geotècnic poden afectar al projecte en quan a la seva concepció estructural, tipus i cota de fonaments; en conseqüència, cal abordar el coneixement del subsòl en una fase inicial del projecte, i en qualsevol cas abans de que l’estructura estigui totalment dimensionada.
Respecte a l’autoria de l’estudi geotècnic, el DB SE-C fixa que correspondrà al projectista o director de l’obra (entenent que durant l’execució poden requerir-se ampliacions o modificacions del projecte, i per tant del propi estudi), o de qualsevol tècnic competent, afegint que comptarà amb el preceptiu visat col•legial, de forma que es garanteix que el tècnic redactor de l’estudi es troba legalment qualificat d’acord a les competències que s’arroga el col•legi professional al que està adscrit.
Per a la definició de la campanya de reconeixements, el document classifica les construccions en quatre tipus i el terreny en tres grups. La classificació si bé pot semblar simplista, està dotada d’un excel•lent pragmatisme, i atén, en especial pel que fa a les prestacions del terreny, a l’experiència prèvia i a les expectatives que es tinguin sobre el subsòl. A partir d’aquestes dues variables es determinen les condicions mínimes que s’han d’acomplir en la campanya de reconeixements en quan a número mínim de reconeixements, distàncies màximes admissibles entre ells, número mínim de sondeigs en el total de reconeixements realitzats, possibilitat de substitució de sondeigs per proves de penetració contínua, i profunditat mínima efectiva del reconeixement.
De forma orientativa i sense arribar al grau prescriptiu establert en els reconeixements, s’aborden alguns altres aspectes que són de vital importància en la definició geotècnica del terreny, com són les característiques mínimes de qualitat que han de complir les mostres preses del subsòl, l’abast de la campanya d’assaigs (“in situ” i de laboratori), o la metodologia en la descriptiva de massissos rocosos.
Vers el contingut de l’estudi geotècnic, el document indica breument el seu abast i estableix els valors i especificacions que ha de contenir l’estudi respecte als aspectes més importants dels fonaments, com són tipus i cota de fonamentació, pressió admissible, paràmetres del terreny o valors de les empentes.
Un aspecte destacable a senyalar és la prescripció, que afecta al Director de l’obra, referent a la comprovació del terreny en la fase anterior a l’inici de l’execució de la fonamentació, i la validació de les conclusions de l’estudi geotècnic a partir d’aquesta comprovació.
Capítol 4: fonamentacions directes
S’agrupen en aquest capítol els fonaments que tradicionalment s’havien anomenat “superficials” (sabates aïllades, combinades, corregudes, emparrillats i lloses) amb els “semiprofunds” (pous reblerts de formigó en massa o sabates aprofundides en forma de plint.)
El document s’enceta amb una descripció de les tipologies de fonamentació (esmentades en el paràgraf anterior), establint a demés criteris com els que fan referència a la rigidesa estructural, l’ús de bigues de lligat, riostres i centradores, precisant l’ús més habitual i certes recomanacions.
S’aborda l’anàlisi i dimensionat, definint com a criteris bàsic els conceptes d’enfonsament, rigidesa relativa terreny - estructura i models d’interacció (desenvolupats d’altra banda en l’annex E del document).
Es defineix el criteri de verificació de l’estat límit últim (sigui per enfonsament, lliscament, bolcada, estabilitat global i capacitat estructural del fonament) i de l’estat límit de servei. Es tracta doncs la definició de la pressió d’enfonsament, la pressió admissible i la pressió admissible de servei, proposant-se el mètode analític per a llur verificació, que en cas de situacions de poc compromís i sòls favorables (sòls granulars i roques) pot ser resolt mitjançant procediments de verificació simplificats i taules. En els annexes es desenvolupen amb detall els procediments de càlcul analític tant de la tensió d’enfonsament com dels moviments del fonament deguts a l’assentament per a casos senzills (no es consideren, per exemple, càlculs per efecte de la consolidació, i els models es limiten als derivats de la teoria elàstica ajustada.)
En l’apartat sobre les variables bàsiques i paràmetres el document ofereix una sèrie de consideracions, simplificacions i correlacions de gran ajut al projecte.
En referència al procés constructiu es fa una síntesi i recopilació de les normes de bona pràctica que usualment s’han seguit en obra, i que ja venien prescrites per anteriors normatives: es detallen les inspeccions a realitzar durant l’excavació de la fonamentació, i els aspectes preventius a dur a terme per garantir un correcte estat del terreny amb anterioritat a l’execució de l’element estructural, com ara l’establiment de precaucions contra defectes del terreny, col•locació de la solera d’assentament, execució d’elements d’impermeabilització, consideracions respecte a l’estabilitat dels talussos d’excavació (especialment en pous), als problemes de soscavació i sifonament (en excavacions sota la cota piezomètrica).
De forma reiterada es fa esment de la necessitat de procedir a documentar les tasques d’inspecció i control dels elements de la fonamentació, element per element si s’escau.
Finalment aborda el seguiment del comportament de la fonamentació conforme es produeix la càrrega del terreny, prescrivint un seguiment mitjançant anivellació de precisió de llur assentament en la fase constructiva de l’obra per a edificacions de certa entitat.
Capítol 5: fonamentacions profundes El capítol s’inicia amb la clàssica definició del que s’entén per una fonamentació profunda, classificant posteriorment les diverses tipologies en funció de la geometria del fonament (des dels pilots de secció circular fins a les pantalles), segons també la forma de transmetre la càrrega al terreny (ja sigui per recolzament directe de la punta, o bé pel fregament lateral de l’element contra el terreny en el que s’encasta) i finalment segons el procediment d’emplaçar l’element en el terreny (formigonat “in situ” o bé clavat.)
El gruix de la descripció del càlcul geotècnic dels fonaments profunds es presenta en l’annex F, comentant-se en l’articulat a efectes de càlcul certes simplificacions, com ara considerar que els enceps tenen una rigidesa estricta i que els pilots són elements articulats pel cap. Altres procediments de verificació simplificats que es presenten són la valoració del fregament negatiu o de les empentes horitzontals.
En l’anàlisi i dimensionat es desenvolupen determinats processos de fallida a verificar mitjançant el format dels estats límit per obres amb pilots, essent per a l’estat límit últim l’estabilitat global, l’enfonsament, el trencament per tracció, el trencament horitzontal del terreny sota càrrega del pilot, i la capacitat estructural del propi pilot. La resistència del terreny s’aborda a partir del clàssic mètode de diferenciar la contribució de la punta i del fregament lateral, proposant-se mètodes de verificació per a les diferents tipologies bàsiques del terreny (sòls granulars i sòls coherents). Es complementa la definició de la capacitat de càrrega de la fonamentació amb l’efecte d’interacció de pilots propers (efecte de grup.)
Per a l’estat límit de servei es consideren certes nocions simplificades (basades en conceptes empírics) relatives a l’estimació de l’assentament.
Es defineix el concepte de “tope estructural”, establint-se uns nous valors que en realitat no difereixen gaire dels que s’havien emprat des de l’entrada en vigor del CTE.
En el capítol referent a les condicions constructives i de control es fa una síntesi dels procediments habituals de bona pràctica, fent un especial esment de la importància del control de l’excavació i de la posada en obra del formigó per a pilots i pantalles “in situ” (es detallen les condicions de treball amb “tub Tremie”). D’igual forma es presenten les condicions de control per a pilots prefabricats.
Per primera vegada es prescriu un control dels elements de fonamentació vers l’assegurament de llur integritat estructural. És aquesta la primera norma que determina la freqüència mínima de pilots a auscultar en funció de l’entitat de l’obra, especificant-se els procediments usats actualment (impedància mecànica, transparència sònica, proves de càrrega estàtica o dinàmica, i testificació amb sondeig.)
Capítol 6: elements de contenció Aquest capítol es desenvolupa en dues parts diferenciades: pantalles i murs. Val a dir que les pantalles havien estat tractades en el capítol precedent com a element de fonamentació profunda (especialment per als pilots - pantalla, altrament dits “zapilotes”), però sense considerar sol•licitació per empentes en tant que estructura de contenció, que s’aborda en el present capítol, afegint també la tasca d’element que garanteix l’estanquitat d’obres soterrades per sota de la cota piezomètrica.
A l’igual que en els capítols precedents, s’aborda una primera classificació dels elements en funció del procediment d’execució. En el cas de pantalles es diferencia entre pantalles contínues, les barreres de pilots i els palplanxes (“tablestacas”). En cas dels murs, es diferencien els de gravetat, gravetat alleugerits, de contraforts, en L o en mènsula, el de soterrani i el realitzat mitjançant “batatxes” conforme es procedeix a l’excavació.
En l’apartat de disseny i càlcul es defineixen les empentes a que poden estar sotmesos els elements de contenció segons els casos: empentes actives, passives i en repòs, així com els coeficients d’empenta que respectivament permeten la seva valoració. Per al cas d’element estintolats el document aporta els diagrames que permeten la valoració de les pressions induïdes per les empentes, incloent-hi les pressions derivades per sobrecàrregues i per la càrrega de l’aigua en excavacions sota la cota piezomètrica.
Amb criteri general s’assenyalen com estats límit últims els d’estabilitat, la capacitat estructural i fallida combinada del terreny i de l’element estructural. En el cas de pantalles es considera l’estabilitat respecte als següents estats límit: estabilitat global (i fallida combinada del terreny i de la pantalla), l’estabilitat del fons d’excavació, la de la pròpia pantalla (per rotació, translació o enfonsament). Per a murs convencionals es considera l’estabilitat global i fallida combinada del terreny i de l’element estructural, l’enfonsament, el lliscament, la bolcada i la capacitat estructural del propi mur.
Els estats límits de servei comprenen en ambdós casos tant els moviments de la pròpia estructura de contenció com dels elements de subjecció que puguin causar el col•lapse o afectar l’aparença o l’ús eficient de l’estructura, de les estructures properes o dels serveis propers.
També s’especifiquen en aquest sentit els processos d’accés de les aigües del subsòl cap al got configurat pel conjunt dels elements de contenció sota la cota piezomètrica, a través o per sota dels mateixos, afeccions que també poden condicionar estructures properes a l’obra, especialment en la fase d’execució en la que es realitza un esgotament.
Finalment s’aborden els aspectes referents a les condicions constructives i de control, que en el cas dels murs convencionals tenen molt en comú al que s’ha especificat per a les fonamentacions directes, mentre que en el cas de pantalles es poden assimilar a les ja comentades en els fonaments profunds.
Capítol 7: condicionament del terreny El capítol dedicat al condicionament del terreny exposa uns criteris bàsics sobre les excavacions i els talussos en sòls i roques, establint per a cada cas les condicions d’estats límit últim i de servei.
Val a dir que no es contemplen excavacions amb sol•licitacions en capçalera, i que en tot cas es remet a la responsabilitat del projecte per a la previsió i valoració d’estabilitat de les excavacions (tant definitives com provisionals d’obra). En qualsevol cas es proscriu la pràctica tradicional de confiar les solucions a adoptar segons sigui l’aparença del terreny conforme s’excava. Queda exigida una previsió avalada pel càlcul geotècnic, que en cas de no ser de fiabilitat total, requerirà d’implementar en el procés d’execució de mesures d’auscultació per al seguiment dels possibles moviments que les excavacions puguin induir en el seu perímetre.
Per al cas de rebliments de terres es presenta una molt resumida valoració de les condicions de projectes que han de ser satisfetes per garantir la qualitat dels mateixos. Malauradament no es fa una valoració de les qualitats geotècniques mínimes del terreny a emprar com a reblert, ni de les condicions de compactació que s’han d’assolir per garantir la seva estabilitat i manca d’assentament diferit, quedant en tot cas a criteri de l’autor del projecte o del Director de l’obra. (que tanmateix es veuen obligats a precisar-ho).
Un darrer capítol fa referència a la gestió de l’aigua, entesa exclusivament com aquella que té origen i procedència en el propi subsòl, i que per tant és susceptible d’esgotaments o rebaix de cota piezomètrica. El document presenta una descriptiva sobre els danys que poden ser ocasionats a l’estructura per aquesta fenomenologia (subpressió, aixecament del fons d’excavació, sifonament, erosió interna, tubificació), exigint al projecte la previsió d’aquests efectes, així com la de les mesures preventives a executar tant durant la fase d’obra com “a posteriori”.
És en el Document Bàsic HS on es presenten les solucions constructives que el codi presenta com alternatives “per defecte” als casos d’interferència entre l’obra i les aigües del terreny.
Capítol 8: Millora o reforç del terreny La informació aportada pel codi en aquest capítol no passa de ser una petita introducció normativa a un procés constructiu que els darrers anys ha experimentat grans avenços i una notable profusió, en especial en obres d’una certa entitat.
El document presenta una exposició dels mètodes que s’empren en funció de la problemàtica del terreny a abordar, definint procediments com la barreja del sòl amb conglomerants hidràulics, precàrrega, substitució, compactació dinàmica, vibroflotació, injecció i jet grouting.
El capítol deixa obert a criteri del Projectista tant els procediments d’execució com de control en obra.
Capítol 9: Ancoratges En el capítol final del document es descriuen les definicions i tipologies dels ancoratges al terreny, les accions a considerar i les dades de geometria. L’anàlisi i dimensiona estableix els estats límits, que fan referència a les diferents tipologies de trencament que es poden produir-se. Es prescriu la comprovació de l’estabilitat en quan a la tensió admissible, lliscament del tirant respecte a la zona injectada, i de la zona injectada respecte al terreny. En qualsevol cas el codi es remet a la norma EN 1537:2001, que aborda les condicions d’execució i control dels ancoratges de forma exhaustiva.
.
.
Entradas
