Sessió 3 v5.0

MÒDUL 7. ACCIONS DE MILLORA DE L’ESTRUCTURA

Actuacions sobre la fonamentació i el terreny

Postgrau de Patologies i estudis estructurals de construccions existents1

POSTGRAU DE PATOLOGIA I ESTUDI

ESTRUCTURAL DE CONSTRUCCIONS

GEOTÈCNIA

SESSIÓ 3:

TRACTAMENTS DE LA

FONAMENTACIÓ I DEL TERRENY




Contingut de matèries relatives a geotècnia durant el curs

Sessió 1: processos relacionats amb

el comportament del terreny

1. Diferenciar entre la necessitat i la

possibilitat de tractar el fonament o

el terreny

2. Tractaments de la fonamentació:

recalçament: tradicional /

micropilots / jet grouting

3. Tractament del terreny:

injeccions, metxes drenants

Sessió 2: el reconeixement

geotècnic en la rehabilitació

Sessió 3: rehabilitació de

fonamentacions i millora del

terreny




1. Els objectius del tractament

-Tractament dels fonaments existents:

-Tractament del terreny:

- Resolució de patologies

- Millores per necessàries per canvi d’ús

Fer apte un terreny per construïr




1. Els objectius del tractament, exemples

- Resolució de patologies:





- Millores per necessàries per canvi d’ús





- Fer apte un terreny per edificar

WTC port BCN.

Moll d’inflamables port

BCN.




1. Tractament dels fonaments i del terreny:

particularitats del mètode i enfoc de treball

Fases de desenvolupament habituals:

1. Projecte:

- S’estudia el cas (diagnosi)

- Es defineix el problema

- Es proposa la solució

2. Execució:

- Es torna a estudiar el cas

- El contractista proposa una solució alternativa

- S’executa

No sempre a

càrrec

d’especialistes

especialistes

Qüestió

prèvia....




2. Tractament del fonament




2. Tractaments del fonament

Tractaments: dues categories

1. Del fonament en sentit estricte:

- Consolidació

- Inclusions

2. De la relació entre el fonament i el terreny: recalç

- Recalç tradicional

- Recalç amb micropilots

- Recalç amb Jet Grouting

Dues concepcions / dues necessitats




2-1. Consolidació del

fonament




2-1. Consolidació del fonament

Objectiu:

- Millora de la integritat estructural: en l’estudi geotècnic de

patologies cal preveure la necessitat d’abordar aquest aspecte

Mètodes:

- Tradicional: rejuntat i reparació manual (poc usual en

fonaments, doncs al no ser una estructura “vista” és molt

dificultós)

- Injecció de conglomerant

- Inclusions




estructuralment segur?????




2-1-1. Injecció del fonament

Procediment:

- fase 1: execució de perforacions

- fase 2 injecció de morter de granulometria molt fina o de

beurada

Aplicació: més favorable en fonaments de grans dimensions

Efectes favorables: la injecció pot afectar també al terreny, si bé no

és l’efecte que es pretén




2-1-1. Injecció del fonament: perforació

maquinària de molt reduïdes dimensions




2-1-1. Injecció del fonament: equip d’injecció




2-1-1. Injecció de fonaments / murs, exemple (Venècia)




2-1-1. Injecció del fonament / murs, exemple (Venècia)




2-1-2. Inclusions

-Consisteix en un armat passiu dels fonaments amb danys

-Hi ha dos tipus bàsics:

-Els bulons

-Les grapes

-Bulons:

-Aptes per a fonaments de grans dimensions

-Requereixen d’una perforació prèvia significativa

-Dos tipus: barra tradicional i Swellex

-Acostumen a anar aparellats a una injecció

-Grapes: solució de menor entitat




2-1-2. Inclusions, detalls

bulonsgrapes




2-1-2. Inclusions, bulons tradicionals

-precisa injecció

-buló passiu NO entra en càrrega immediatament

- a favor: major secció resistent




2-1-2. Inclusions, bulons swellex

-si la perforació té el diàmetre adequat no precisa injecció

-buló passiu que immediatament entra en càrrega

- en contra: menor secció resistent




3. Recalç del fonament




3. Recalç..... Generalitats

Aplicació:

-a fonaments superficials sotmesos a assentaments o sobre els que es

preveu un increment de càrrega

-també en cas de projecte de plantes soterrani sobrevingudes

Procediments:

-Eixamplar la base de la fonamentació es cerca mantenir la tensió

-Aprofundir el pla de fonamentació es cerca un “nivell resistent”

Tipologies:

-Recalçament tradicional o superficial / semiprofund

-Recalçament profund (micropilots)




3. Recalç: fases d’execució i classes actives i passives

a. Reforç i recolzament provisional, si és necessari

b. Transferència de la càrrega de l’estrucutura al recolzament provisional o

estintolament

c. Construcció de la nova fonamentació

d. Transferència de càrrega a la nova fonamentació

Diferenciar entre un

recalç actiu i un passiu !!!

Tradicional = actiu

Profund = generalment passiu

Pot ser l’operació

més delicada




3-1. Recalç tradicional

(superficial / semiprofund)




3-1. Recalç tradicional / eixamplament de la fonamentació

Validesa condicions / aptituds

-El terreny de fonamentació és apte a la cota actual

-Per minorar assentaments quan es manté la càrrega

-Per mantenir la tensió incrementant la càrrega

-En alguns casos permet no haver de descarregar el fonament

No apte quan:

-El terreny de fonamentació no és apte (replens, sòls deficients)

-Patologies degudes a expansivitat (perquè????)




3-1. Recalç tradicional per eixamplament

-El cas més senzill.

-No representa un

risc significatiu per

l’estructura

-No requereix

estintolament

-El recalç es

comporta com

element passiu i

entra en càrrega

amb l’assentament

quid de la qüestió: unió estructural entre

eixamplament i fonament existent




3-1. Recalç per eixamplament i millora parcial del terreny

repicat de la base del

fonament

Efecte psicològic???




3-1. Recalç d’eixamplament per “ponteig” de la fonamentació

amb carrera (murs de càrrega)




3-1. Recalç per “ponteig” de la fonamentació amb biga passant

(murs o pilars)

amb aquest sistema es pot restituir la posició inicial de

l’estructura (tant pilars com murs)




3-1. Recalç per “ponteig” de la fonamentació amb petites pantalles per

manca de secció del fonament




3-1. Recalç per “ponteig” de la fonamentació amb petites pantalles

per manca de secció del fonament




3-1. Recalç tradicional / aprofundiment de la fonamentació

-Molt complex

en cas de sabates

aïllades !!!




3-1. Recalç tradicional per batatxes




3-2. Recalç profund:

micropilots




3-2. Recalç profund: micropilots

-Molt popular en els darrers anys (consultors de geotècnia = empreses de sondeigs =

empreses de micros ???!!!)

AVANTATGES

-La unió entre els micropilots i l’estructura acostuma a resoldre’s fàcil i satisfactòriament

-No es posa en risc l’estructura ni calen estintolaments, doncs generalment el

micropilot adopta un paper passiu i entra en càrrega amb ulteriors deformacions de

l’estructura (> del 90 % del recalç profund es fa amb micropilots)

APLICACIONS

-Aplicació principal: recalç transmetre la càrrega de l’estructura a nivells més profunds

pel fregament del micropilot / terreny (atenció: POCA PUNTA).

-Aplicació alternativa: execució de pantalles de micropilots per al sosteniment de buidats

en zones on és impossible accedir amb altres equips d’execució




3-2. Maquinària micropilotadora:

REDUÏDES

DIMENSIONS




3-2. Recalç profund: micropilots – execució simplificada

-a: perforació amb

aigua o aire comprimit

(extracció de detritus)

-b: col·locació

d’armadura (camisa)

-c: injecció a través de

“manguito) de baix a

dalt per l’exterior de la

camisa i reblert

interior final de la

camisa




3-2. Recalç profund: micropilots – sistema d’injecció única (IGU)

1. perforació

2. col·locació armadura

3. col·locació del tub

d’injecció

4. injecció

5. micropilot final




3-2. Recalç profund: micropilots

http://www.youtube.com/watch?v=

oahj3qroyj8&feature=share&list=P

L0102203D4BE8CB34

http://www.youtube.com/watch?v=oahj3qroyj8&feature=share&list=PL0102203D4BE8CB34






3-2. Recalç profund: micropilots – sistema tubofix

(IRS, doble injecció)

a. perforació

b. col·locació armadura amb vàlvules al llarg de la camisa

c. injecció de la camisa a baixa pressió des de baix

d. segona injecció a alta pressió i reblert interior (e)




3-2. Recalç profund: micropilots – unió amb la sabata




3-2. unió habitual del micropilot amb l’encep de recalç (omegues)




3-2. micropilots – aplicació com estructura de contenció

avantatges:

-facilitat d’accès a zones

impossibles per altres sistemes

-economia en obres de menor

entitat

desavantatges

-manca de capacitat resistent

-precissen més estintolaments /

ancoratges -> lent

-preu molt elevat en grans obres




4. Recalç profund: Jet Grouting




4. Jet Grouting - generalitats

- definició: consolidació del terreny amb conglomerant a molt alta pressió que conforma

una columna de rigidesa molt contrastada amb el terreny original

¿fonamentació o injecció? pel seu resultat es pot considerar un sistema intermig entre

una fonamentació profunda i una millora del terreny (entre un pilot i una injecció)

suficient com per ser emprar com a recalç

- avantatges:

rendiment molt elevat en comparació amb els pilots

en recalçaments permet una estabilització immediata de moviment del terreny

- inconvenients:

preu molt elevat d’implantació

dificultat en establir criteris de disseny contrastables

projecte real en mans del contractista




4. Jet Grouting - aplicació

ArenasArcilla

0

50

100

0,002 0.006

Limos

2

Gravas

mm60

INYECCIÓN

DE CEM ENTO

INYECCIÓN

JET GROUTING

DE GEL DE SILICATO




4. Jet Grouting - execució

es realitza una perforació

que al recuperar

simultàniament injecta en

un pla horitzontal una

beurada de conglomerant

a alta pressió (fins a 500

kg/cm2) que talla el

terreny, y mobilitza la

seva estructura

CHORRO DE LECHADA DE CEMENTO A MēS DE 100 M/SEG





http://www.youtube.com/watch?fea

ture=player_detailpage&v=i8x2xF

CaR5o

http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=i8x2xFCaR5o






4. Jet Grouting – sistema tipus 1

JET GROUTING TIPO UNO

LECHADA CEMENTO 300/800bar

Sección de la batería

TIPUS 1

(NOMÉS

BEURADA)




4. Jet Grouting sistemes tipus 2 (aigua / beurada) i

tipus 3 (aigua / aire / beurada)

JET GROUTING TIPO DOS CON AGUA


AGUA 500 bar


no es barreja

aigua i beurada

TIPUS 2

BEURADA +

AIGUA


JET GROUTING TIPO DOS CON AIRE

AIRE 7/12 bar


AIRE 7/12 bar


TIPUS 2

BEURADA +

AIRE




AGUA 500 bar

JET GROUTING TIPO TRES


AIRE 7/12 bar


TIPUS 3 BEURADA +

AIRE + AIGUA

4. Jet Grouting sistema tipus 3

(aigua / aire / beurada)




4. Jet Grouting - resultat

la injecció dona lloc a una

columna de terreny

fortament consolidada

(A), i a una perifèria

d’arrels reticulades (B) a

la qual la millora del

terreny també es

significativa

els diàmetres efectius

poden anar de 1 a 3 m

segons la potència de

l’equip i el terreny

la perforació es pot armar

B A B

Ra




4. Jet Grouting - resultats




4. Jet Grouting - ulitizació

es pot optar per

columnes

individuals o

agrupades

segons

convingui a la

solució

perseguida

pantalla de

contenció

recalç

base de fonamentació

consolidada

estabilització de talussos

problemes de filtracions

“paraigües”




4. Jet Grouting – equips de menor dimensió

L’equip complert per a l’execució del Jet Grouting consta d’una cadena complerta d’alimentació de beurada

d’alta capacitat (els consums són molt importants) i de maquinària de dimensions significatives... no gaire apta

per interiors

sils central bomba

carro perforador




4. Jet Grouting – central de subministrament / cuba de transport




4. Jet Grouting – aparellatge de perforació i injecció

monitor (tobera)

CHORRO DE LECHADA DE CEMENTO A MēS DE 100 M/SEG

sistemes de

perforació

(triconus i

trialeta)




5. Injeccions




5. Injeccions - generalitats

definició: consolidació del terreny realitzada mitjanaçant addició en

profunditat d’un conglomerant a una pressió inferior a la necessària per

modificar l’estructura del sòl.

També es realitza en roques (per obres de gran entitat... preses, ponts)

NO es tracta d’un recalçament, si no d’un procediment de millorar les

prestacions mecàniques del sòl. També poden ser emprades per

impermeabilitzar.




5. Injeccions – resultat final

esquelet de la

injecció




5. Injeccions – resultat final, exemple

esquelet de la

injecció




http://youtu.be/NW64sttpqHI







5. Injeccions - aplicació

Aplicació:

-pasivació de moviments de la

cimentació (assentaments o

desplaçaments induïts per

excavacions)

-millora del coeficient de seguretat

en casos extrems

-tractament preventiu davant d’obres

properes a edificis sensibles

-impermeabilització del terreny

-rebliments de cavitats

(karsts, cavernes)

Tipus:

-Injeccions de consolidació o

compactació (passives, paliatives)

-Injeccions de compensació (actives

i preventives)




5. Injeccions - procediment

Procediment:

a- perforació

b- injecció prèvia de

preconsolidació (si procedeix)

c- injeccions posteriors (una o

vàries) de consolidació




5. Injeccions - materials

Materials: tenir en consideració la granulometria

-beurades de conglomerant (ocasionalment morters molt fins)

-conglomerants: ciments convencionals, gels de silicat, resines

acríliques, gels mixtes, bentonites.

ArenasArcilla

0

50

100

0,002 0.006

Limos

2

Gravas

mm60

INYECCIÓN

DE CEM ENTO

INYECCIÓN

JET GROUTING

DE GEL DE SILICATO




5. Injeccions - equips

Avantatges: maquinària petita, costos d’emplaçament reduïts




5. Injeccions - inconvenients

Inconvenients:

-rendiments mitjans a baixos

-costos difícils de pressupostar

-procediments empírics...- Poca predictibilitat

- Control “a posteriori”




5. Proposta d’exercici

Escollir i justificar el sistema de tractament del terreny o de la

fonamentació per al següent cas:

-Edifici construït al Prat del Llobregat (sòls = llims i sorres fines, a partir

de –3 m nivell freàtic, a partir de –8 m graves i sorres de compacitat

mitjana)

-Plurifamiliar entre mitgera, 1 planta soterrani, planta baixa + 4

-L’edifici té 3 anys, el problema presentat (assentament) es va iniciar als

2 anys i continua agravant-se

-Solució de fonamentació adoptada en projecte: mur perimetral amb

sabata correguda i pilars centrals amb sabates aïllades, Qad = 2 Kg/cm2




6. Altres procediments de tractament del terreny

- Columnes de grava

- Vibrocompactació

- Drens de metxa

- Inclusions rígides

- Compactació dinàmica




6.1. Columnes de Grava

- També conegudes com a “vibrosubstitució”

- Procediment: vibració profunda i aport de graves mitjançant

un estri vibrador acoplat al varillatge d’una perforadora, a

través del qual també s’introdueixen les graves, sense

necessitat de retirar l’estri.





- Es pot emprar per a la millora de sòls molt tous a mitjans, amb

granulometries que van des de l’argila fins a les sorres

llimoses, preferentment aplicat a sòls coherents. També s’aplica a reblerts

heterogenis.

- Les profunditats assolides arriben als 20 m. Els diàmetres habituals van de

0.8 m a 1.2 m.





-Es diferencia entre el procediment de via humida (tradicional) i via seca

(actual) per la incorporació o no d’aigua o llots. La via humida permet

diàmetres superiors i ajuda a una execució més ràpida, però presenta

problemes en el tractament dels llots sobrants i en la conservació de

l’esplanada.




http://youtu.be/bh7TieIxrWE

http://youtu.be/bh7TieIxrWE




6.2. Vibrocompactació

-La vibrocompactació és una tècnica de millora de sòls

mitjançant vibració profunda.

- És aplicable en sòls granulars (generalment amb un contingut

en fins inferior al 10 %). S’assoleixen profunditats de fins a 50

m.

- La millora del terreny s’assoleix per la reducció dels buits

entre partícules, gràcies a la vibració produïda pel vibrador en

el seu procés d’entrar i sortir al sòl tractat. Per facilitar la

penetració del vibrador, s’injecta al sòl (des de la punta de

l’estri) aigua a pressió.





-No es tracta de crear elements verticals a similars a les

columnes de grava o el jet grouting, si no d’efectuar una

millora general del terreny, o localitzada en una zona, per

tal que aquest pugui suportar una fonamentació superficial.

- Durant el tractament (executat disposant els punts en

forma de malla) s’obté una compactació del terreny que

comporta una reducció del gruix de la capa tractada, per la

qual cosa cal afegir material a cota de coronació per tal de

recuperar la cota d’esplanada inicial






IPGAJCdVjUQ&feature=share&lis

t=PL0102203D4BE8CB34

http://www.youtube.com/watch?v=IPGAJCdVjUQ&feature=share&list=PL0102203D4BE8CB34






6.3. Drens metxa (o metxes)

- Els drens són geocompostos que tenen la propietat de crear vies preferents de

sortida d’aigua, aconseguint d’aquesta forma l’acceleració de la consolidació del

sòl. Per a grans superfícies a tractar, en terrenys tous, la solució de millora

combina la inclusió de drens i la precàrrega:




6.3. Drens metxa

- El material emprat és una metxa drenant de 10 cm d’ample composta per una

làmina flexible tridimensional envoltada d’un teixit – no teixit termosoldat.

- Els drens poden clavar-se al terreny mitjançant empenta estàtica o

dinàmica, amb injecció d’aigua o perforant amb revestiment.





- Es distribueixen en la

zona a carregar en malla

(preferentment triangular)

amb espaiats de 1.5 m a 3

m.

- Les fondàries de

penetració arriben als 60

m.

- La tècnica s’aplica

fonamentalment a sòls

argilosos saturats o quasi-

saturats, sense

consolidació secundària

significativa.





- Pot executar-se a la base del

terraplè de precàrrega una capa

drenant per conduir l’aigua que

pot efluir de les metxes

- Els assentaments per

consolidació que poden durar

anys es poden reduir a terminis

de 8 – 10 setmanes.




6.4. Inclusions rígides

- Quan les càrregues a suportar

siguin puntuals o elevades, una

alternativa és la utilització

d’inclusions rígides al terreny

com a tècnica de millora.

- Les inclusions són elements de

formigó en massa o armat que

dissipen les càrregues aplicades

únicament per fregament i que

no necessàriament han de

recolzar-se en terrenys

competents.





- Es poden emplaçar per

tècniques de vibració

profunda.

- El seu efecte millora les

característiques resistents de

terrenys tous i disminueix la

compressibilitat de terrenys

deformables






Oal-

tjBxiQY&feature=share&list=PL01

02203D4BE8CB34

http://www.youtube.com/watch?v=Oal-tjBxiQY&feature=share&list=PL0102203D4BE8CB34








6.5. Compactació dinàmica

- La tècnica de compactació

dinàmica consisteix en l’aplicació

de càrregues mitjançant colpeig

en la superfície del

terreny, mitjançant una maça de

gran pes (3 – 10 Tn) que es deixa

caure des d’una alçada mitjançant

una grua mòvil.

- Com a resultat, el material es

densifica, disminuint la

porositat, augmentant la

resistència al tall i disminuint la

compressibilitat.

- Poden assolir-se profunditats

d’influència i millora d’alguns

metres (5 – 7... m).





- El colpeig és repetitiu

(diverses aplicacions en el

mateix punt)

- Els punts d’aplicació es

distribueixen en forma de

malla.

Sistema NRG





- S’aplica a sòls de caire

granular (sorres, graves) i

reblerts (preferentment

inerts, hi ha alguna experiència

en RSU).




http://youtu.be/LUYbVk-Xu3c

http://youtu.be/j67suAOHJBw




http://youtu.be/j67suAOHJBw




10000000000 gràcies per la vostra atenció

i la vostra participació

Sessió 3 v5.0

Documents

Transcript of Sessió 3 v5.0