Este documento trata sobre la patología y vida útil de las estructuras, con un enfoque en el refuerzo de cimentaciones. Explica los factores que conducen a la adopción de medidas de recalce o tratamientos del terreno, y describe varias técnicas para el tratamiento del terreno y el recalce de cimentaciones, incluidos los refuerzos en función de la tipología de la cimentación.

1. 1
Patología y vida útil de estructuras
Curso Master
2009-2010
Sesión 10: Refuerzo de
Cimentaciones
Prof. E. GONZÁLEZ VALLE
Dr. Ingeniero de Caminos Canales y Puertos
Profesor Titular de la UPM
Presidente de INTEMAC
PORCENTAJE ALTO DE CASOS DE
PATOLOGÍA DE LA CONSTRUCCIÓN
•FALLOS DE CIMENTACIÓN O MUROS
•PROBLEMAS INTERACCIÓN TERRENO-ESTRUCTURA.
COMPROBACIÓN CONDICIONES DE SEGURIDAD,
ESTABILIDAD Y SERVICIO DE ESTOS ELEMENTOS
CONSOLIDACIÓN O IMPERMEABILIZACIÓN DEL TERRENO
RECALCE DE LAS CIMENTACIONES Y/O MUROS
REFUERZO, ESTABILIZACIÓN Y MEJORA DE LA
ESTANQUIDAD DE SISTEMAS DE CONTENCIÓN.
LA PATOLOGÍA DE CIMENTACIONES:
INTRODUCCIÓN

2. 2
FACTORES QUE CONLLEVAN A LA
ADOPCIÓN DE MEDIDAS DE RECALCE O
TRATAMIENTOS DEL TERRENO
A) REHABILITACIÓN O REMODELACIÓN DE ESTRUCTURAS
INCREMENTO DE CARGAS O NUEVOS USOS.
CREACIÓN DE SÓTANOS CONSERVANDO ESTRUCTURA
B) DAÑOS POR VARIACIONES EN EL ENTORNO:
MODIFICACIONES EN EL NIVEL FREÁTICO.
EXCAVACIONES O CONSTRUCCIONES PRÓXIMAS.
C) ACCIONES DE LA NATURALEZA:
EFECTOS SÍSMICOS.
INUNDACIONES.
DESLIZAMIENTOS O MOVIMIENTOS DE LADERA.
TECNICAS DE TRATAMIENTO DEL TERRENO
Y RECALCE DE LAS CIMENTACIONES
TRATAMIENTOS DEL TERRENO:
NO SE ACTÚA SOBRE EL ELEMENTO DE CIMENTACIÓN, SINO
ÚNICAMENTE SOBRE EL PROPIO TERRENO, MEJORANDO
SUS CARACTERÍSTICAS GEOTÉCNICAS (RESISTENCIA,
DEFORMABILIDAD O PERMEABILIDAD).
RECALCES
SE PRETENDE MODIFICAR LA TIPOLOGÍA DE CIMENTACIÓN
Y/O LAS CARACTERÍSTICAS DE LA MISMA

3. 3
REFUERZOS DE CIMENTACIÓN EN
FUNCIÓN DE SU TIPOLOGÍA
„ REFUERZO DEL TERRENO DE
CIMENTACIÓN
„ REFUERZO DEL ELEMENTO
ESTRUCTURAL QUE
CONSTITUYE EL CIMIENTO
„ REFUERZO DEL TERRENO DE
CIMENTACIÓN
- Mejora por inyección
- Sustitución o recalce
- Cosido por micropilotes finos
- Sustitución por micropilotes
- Puenteo a zapata nueva
REFUERZOS DE CIMENTACIÓN EN
FUNCIÓN DE SU TIPOLOGÍA

4. 4
„ POR INYECCIÓN
- Alta presión: Precaución de
levantamiento
- Relleno de cavidades
„ POR ARMADO
- Mediante cosido con micropilote
- Mediante inyección ("claquage")
MEJORA DEL TERRENO
MEJORA DEL TERRENO
REFUERZOS DE CIMENTACIÓN EN
FUNCIÓN DE SU TIPOLOGÍA
RECALCES
RECALCES
SUPERFICIALES
RECALCES
PROFUNDOS
•PROFUNDIZACIÓN DE LA
CIMENTACIÓN
•INCREMENTO DE LA SUPERFICIE DE
CIMENTACIÓN
•INCREMENTO DEL CANTO DE
CIMENTACIÓN
•MICROPILOTES

5. 5
RECALCES SUPERFICIALES
PROFUNDIZACIÓN DE LA CIMENTACIÓN
TERRENO
COMPETENTE A
PROFUNDIDAD
PRÓXIMA A COTA DE
CARA INFERIOR DE
ZAPATA.
POSTERIOR RELLENODE
SUELOS COMPACTADOS
O MORTEROS AUTONIVELANTES
DE BAJA RESISTENCIA
ANTIGUO CIMIENTO
HORMIGÓN
DE RECALCE
ENCOFRADO
ENTIBACIÓN
BATACHES
RECALCES SUPERFICIALES
PROFUNDIZACIÓN DE LA CIMENTACIÓN
Batache Armaduras en espera
para solape con las del
batache siguiente
Cimiento original
Batache
Terreno compacto
Terreno flojo
Muro
Batache Armaduras en espera
para solape con las del
batache siguiente
Cimiento original
Batache
Terreno compacto
Terreno flojo
Muro
apeo
provisional de
la estructura.
¡OJO¡

6. 6
1 2
3 4
L
Armadura de flexión
Estabilidad del batache
Estabilidad del muro:
estado final
MUROS O
CIMENTACIÓN
CORRIDA
- Fácil en muros:
bataches
- Condicionan la
geotécnia y la
resistencia del muro
SUSTITUCIÓN O RECALCE
SUSTITUCIÓN O RECALCE
REFUERZOS DE CIMENTACIÓN EN
FUNCIÓN DE SU TIPOLOGÍA
CONDICIONANTES DISEÑO Y EJECUCIÓN
BATACHES
ANÁLISIS SEGURIDAD HUNDIMIENTO Y LIMITACIÓN
ASIENTOS Æ VALOR DE TENSIÓN ADMISIBLE
DIMENSIÓN DE BATACHE, CONDICIONADA POR:
„ RESISTENCIA DEL MURO Y CIMENTACIÓN EXISTENTES
„ CARACTERÍSTICAS DEL TERRENO DE APOYO DE LA
CIMENTACIÓN EXISTENTE: Condiciona tamaño
máximo de batache
„ CARACTERÍSTICAS TERRENO AL QUE SE REFIERE EL
RECALCE: Condiciona la dimensión mínima del batache.
EN EL CASO DE MUROS Æ ESTABILIDAD DEL BATACHE
COMO ELEMENTO DE CONTENCIÓN

7. 7
BEBEDEROS
0.40-0.50m
ANTIGUO CIMIENTO
TALADRO PARA LA SALIDA DE AIRE
Y EVENTUAL INYECCIÓN DE CONTACTO
EMBUDO O BEBEDERO DE HORMIGONADO
HORMIGÓN DE CONTACTO CON CEMENTO
EXPANSIVO
RECALCE DE HORMIGÓN
s s
ZAPATAS AISLADAS
- Requieren apeo
total
- Requieren apeo
provisional
(apeo)
SUSTITUCIÓN O RECALCE
SUSTITUCIÓN O RECALCE
REFUERZOS DE CIMENTACIÓN EN
FUNCIÓN DE SU TIPOLOGÍA

8. 8
„ REFUERZO DEL ELEMENTO
ESTRUCTURAL QUE
CONSTITUYE EL CIMIENTO:
Aumento de su Capacidad
- Aumento del canto
- Aumento de la superficie
REFUERZOS DE CIMENTACIÓN EN
FUNCIÓN DE SU TIPOLOGÍA
AUMENTO DE CAPACIDAD: INCREMENTO DE CANTO (I)
AUMENTO DE CAPACIDAD: INCREMENTO DE CANTO (I)
„ FUNDAMENTO:
La misma armadura, con mayor canto,
proporciona más momento
„ APLICACIÓN:
- Terreno de adecuada capacidad
portante
- Es el elemento estructural el que
precisa el refuerzo
REFUERZOS DE CIMENTACIÓN EN
FUNCIÓN DE SU TIPOLOGÍA

9. 9
„ CONDICIONANTES :
- Tratamiento de la interfase entre el
hormigón original y el nuevo
- Necesidad de disponer armadura
de rasante (efecto pasador)
AUMENTO DE CAPACIDAD: INCREMENTO DE CANTO (II)
AUMENTO DE CAPACIDAD: INCREMENTO DE CANTO (II)
REFUERZOS DE CIMENTACIÓN EN
FUNCIÓN DE SU TIPOLOGÍA
AUMENTO DE CAPACIDAD: PRETENSADO (I)
AUMENTO DE CAPACIDAD: PRETENSADO (I)
„ FUNDAMENTO:
Refuerzo a flexión y cortante
mediante pretensado
„ APLICACIÓN:
- Terreno de adecuada
capacidad portante
- Es el elemento estructural
el que precisa el refuerzo
REFUERZOS DE CIMENTACIÓN EN
FUNCIÓN DE SU TIPOLOGÍA

10. 10
AUMENTO DE CAPACIDAD: PRETENSADO (II)
AUMENTO DE CAPACIDAD: PRETENSADO (II)
„ CONDICIONANTES :
- Necesidad de taladrar
- Hormigón adecuado (fck> mín)
- Protección de tendones y
anclajes
REFUERZOS DE CIMENTACIÓN EN
FUNCIÓN DE SU TIPOLOGÍA
RECALCES SUPERFICIALES
AUMENTO SUPERFICIE CIMENTACIÓN
INCREMENTOS DE CARGA O MÁRGENES DE SEGURIDAD DE
LA CIMENTACIÓN FRENTE A HUNDIMIENTO INSUFICIENTES
O INFERIORES A LOS REQUERIDOS POR LA NORMATIVA.
GENERALMENTE Æ TERRENO “FIRME”
PICADO SUPERFICIE
LATERAL
SOLAPO
RECUBRIMIENTO
PICADO SUPERFICIE
LATERAL
SOLAPO
RECUBRIMIENTO

11. 11
AUMENTO DE LA SUPERFICIE (I)
AUMENTO DE LA SUPERFICIE (I)
„ FUNDAMENTO:
Incremento de la superficie
equivale a reducción de
presión o incremento del
axil
„ APLICACIÓN:
- Terreno de capacidad
insuficiente
- Incremento del axil en el
soporte
REFUERZOS DE CIMENTACIÓN EN
FUNCIÓN DE SU TIPOLOGÍA
alternativa: zuncho de retracc
alternativa: zuncho de retracció
„ CONDICIONANTES :
- Necesidad de descubrir armaduras
- Necesidad de tratar superficies
- Necesidad de incrementar canto
- Solapo de armaduras: soldadura
AUMENTO DE LA SUPERFICIE (II)
AUMENTO DE LA SUPERFICIE (II)
REFUERZOS DE CIMENTACIÓN EN
FUNCIÓN DE SU TIPOLOGÍA

12. 12
„ FUNDAMENTO:
Reducción de presión sobre el
terreno
„ APLICACIÓN:
- Terreno de capacidad
insuficiente
- Incremento de esfuerzos en
cimiento
REFUERZOS DE CIMENTACIÓN EN
FUNCIÓN DE SU TIPOLOGÍA
AUMENTO DE LA SUPERFICIE:
PRETENSADO (I)
AUMENTO DE LA SUPERFICIE:
PRETENSADO (I)
„ CONDICIONANTES
- Necesidad de picar y
tratar superficies
- Necesidad de taladrar
- Hormigonado por fases
REFUERZOS DE CIMENTACIÓN EN
FUNCIÓN DE SU TIPOLOGÍA
AUMENTO DE LA SUPERFICIE:
PRETENSADO (Ii)
AUMENTO DE LA SUPERFICIE:
PRETENSADO (Ii)

13. 13
„ LA ZAPATA SE CONVIERTE EN
ENCEPADO
„ SON CONDICIONANTES LAS
DISTANCIAS:
- L1 al borde
- L2 entre micropilotes
- L3 anclaje de micropilotes: limita la
capacidad de carga
REFUERZO CON MICROPILOTES (I)
REFUERZO CON MICROPILOTES (I)
L1
L2
L3
Np = 15 a 30 t
REFUERZOS DE CIMENTACIÓN EN
FUNCIÓN DE SU TIPOLOGÍA
„ CONDICIONANTES DEL
ENCEPADO
- Flexión
- Cortante
„ CORTES DE ARMADURA:
PREVENIR
„ INCOMPATIBILIDAD CON
CIMENTACIÓN DIRECTA
REFUERZO CON MICROPILOTES (II)
REFUERZO CON MICROPILOTES (II)
L1
L2
L3
Np = 15 a 30 t
REFUERZOS DE CIMENTACIÓN EN
FUNCIÓN DE SU TIPOLOGÍA

14. 14
RECALCES PROFUNDOS. MICROPILOTES
APLICABILIDAD ÅÆVERSATILIDAD
„ Maquinaria ligera: acceso a lugares de dimensiones
reducidas
„ Se puede atravesar cualquier tipo de fábrica (¡ojo
vibraciones¡)
„ Capacidad portante elevada
„ Ejecución con distintas inclinaciones
„ Posibilidad conexión con estructuras preexistentes
MICROPILOTES:
ELEMENTOS CILÍNDRICOS PERFORADOS EN EL TERRENO, DE PEQUEÑO
DIÁMETRO, ARMADOS CON TUBERÍA DE ACERO, REFORZADA
EVENTUALMENTE CON BARRAS CORRUGADAS EN EL INTERIOR, E
INYECTADOS CON LECHADA O MORTERO, EN UNA O VARIAS FASES
RECALCES PROFUNDOS. MICROPILOTES

15. 15
MICROPILOTES. COMPROBACIONES DE
CÁLCULO
• HUNDIMIENTO
• ASIENTOS
• TOPE ESTRUCTURAL
• ARRANCAMIENTO
• ESFUERZOS O EMPUJES
HORIZONTALES
• Expansividad, construcción de
sótanos,...
MICROPILOTES. SEGURIDAD
FRENTE A HUNDIMIENTO
Rc,d: Resistencia de cálculo frente al modo de fallo
de hundimiento. Obtenida a partir de los valores
característicos de las propiedades resistentes,
minorados.
Nc,Ed: Esfuerzo axil de cálculo compresión, obtenido
a partir de acciones mayoradas.
Ed
c
d
c N
R ,
, ≥
d
fc
d
p
d
c R
R
R ,
,
, +
=

16. 16
MICROPILOTES. RESISTENCIA DE
CÁLCULO POR PUNTA
SUELOS : <15% RESISTENCIA DE CÁLCULO POR
FUSTE FRENTE A ESFUERZOS DE
COMPRESIÓN
• NO ES HABITUAL CONSIDERARLA.
• PARA HACERLO, EL SUELO O ROCA DEBEN TENER UNA
COMPACIDAD, CONSISTENCIA O RESISTENCIA ELEVADAS
ROCAS: NO SE PODRÁ CONTAR CON LA
COLABORACIÓN DEL ROZAMIENTO POR
FUSTE DE LOS SUELOS O ROCAS
ALTERADAS SUPRAYACENTES.
6d
ROCA
6d
ROCA
MICROPILOTES. CONEXIÓN A LAS
CIMENTACIONES EXISTENTES
ASPECTO QUE FRECUENTEMENTE ES EL
CONDICIONANTE MÁS CRÍTICO DE LA SOLUCIÓN
CONEXIÓN = ADHERENCIA MOVILIZADA EN CONTACTO
Æ VERIFICAR ADECUADA TRANSMISIÓN DE
SOLICITACIONES EN EL CONTACTO
LECHADA/MORTERO DEL MICROPILOTE CON:
Æ CIMENTACIÓN EXISTENTE
Æ ARMADURA Y POSIBLES CONECTADORES.

17. 17
Ed
τ
h
τ · (π · D) · h = Ed
D
Ed
τ
h
τ · (π · D) · h = Ed
D
MICROPILOTES. CONEXIÓN A LAS
CIMENTACIONES EXISTENTES
GUÍA PARA EL PROYECTO Y LA EJECUCIÓN DE
MICROPILOTES EN OBRAS DE CARRETERA (FOM)
RESISTENCIA ENTRE LA LECHADA O MORTERO DEL MICROPILOTE Y LA
CIMENTACIÓN EXISTENTE SE CALCULA A PARTIR DE LA TENSIÓN RASANTE
ÚLTIMA DE CÁLCULO, tRc,d
TENSIÓN RASANTE (ADHERENCIA): FUNCIÓN DEL TIPO DE MATERIAL
QUE CONSTITUYE EL CIMIENTO PREEXISTENTE, Y DE LA CALIDAD Y ESTADO
QUE PRESENTA
TIPO DE CIMIENTO τRc,d (MPa)
Mampostería de piedra de resistencia media a
baja (qu<50MPa), con mortero pobre
0,01-0,20
Mampostería de piedra de resistencia alta
(qu>50MPa), con mortero de buena calidad
0,20-0,30
Fábrica de ladrillo de baja calidad, con mortero
pobre
0,02-0,25
Fábrica de ladrillo de alta calidad, con mortero
de buena calidad
0,25-0,40
Hormigón
Tensión rasante
(según EHE)
cd
adm f
6
,
0
=
τ
cd
cd
d
y
st
d
ct
md f
sen
f
s
A
f 25
,
0
)
cos
(
,
, ≤
+
+
+
≤ µσ
α
α
µ
ρ
β
τ α
MICROPILOTES. CONEXIÓN A LAS
CIMENTACIONES EXISTENTES

18. 18
CUANDO NO SE PUEDE CONFIAR ESTA CONEXIÓN A
LA ADHERENCIA
CONEXIÓN A LA CIMENTACIÓN PREEXISTENTE.
CONSTRUCCIÓN DE ELEMENTOS
AUXILIARES DE CONEXIÓN,
A MODO DE ENCEPADO
MICROPILOTES. CONEXIÓN A LAS
CIMENTACIONES EXISTENTES
CONSTRUCCIÓN DE
ELEMENTOS
AUXILIARES DE
CONEXIÓN, A MODO
DE ENCEPADO
Perfil de apeo
Estructura auxiliar
Tratamiento de
superficie de contacto
Micropilote: armadura
tubular e inyección
Perfil de apeo
Estructura auxiliar
Tratamiento de
superficie de contacto
Micropilote: armadura
tubular e inyección
Proyecto de este tipo de conexiones Æ
EHE.
MICROPILOTES. CONEXIÓN A LAS
CIMENTACIONES EXISTENTES

19. 19
EJECUCIÓN DE MICROPILOTES
PERFORACIÓN: ROTOPERCUSIÓN O ROTACIÓN
„TERRENOS SENSIBLES A CAMBIOS DE HUMEDAD
(TERRENOS EXPANSIVOS, COLAPSABLES O CON RIESGO DE
EROSIÓN O DISOLUCIÓN) Æ EN SECO O CON AIRE.
„EN GENERAL, PARA EVITAR ALTERACIONES DEL TERRENO
EMPLEO DE SISTEMAS DE REVESTIMIENTO CONTINUO
SIMULTÁNEO A LA PROPIA PERFORACIÓN, TIPO ODEX O
SIMILAR.
„ESTRUCTURAS Y/O CIMENTACIONES PREEXISTENTES
ROTACIÓN (< NIVEL DE VIBRACIONES RESPECTO
ROTOPERCUSIÓN)
EJECUCIÓN DE MICROPILOTES. INYECCIÓN
PROCEDIMIENTO DE INYECCIÓN ÚNICA (IU)
„ Efectuada en una sola fase de abajo a arriba mediante
tubería auxiliar o la propia armadura tubular del pilote.

20. 20
INYECCIÓN REPETITIVA, IR, en dos fases
1ª: inyección de la “vaina” o espacio existente entre
las paredes de la perforación y la tubería de acero.
2ª: “reinyección”
EJECUCIÓN DE MICROPILOTES. INYECCIÓN
Inyección final de relleno del interior de la armadura
EJECUCIÓN DE MICROPILOTES. INYECCIÓN

21. 21
INYECCIÓN REPETITIVA SELECTIVA, IRS (varias fases)
„ 1ª fase: Inyección de la “vaina” (sirve de sellado a la inyección
posterior mediante los manguitos)
„ Siguientes fases: inyección a presión desde el interior de la
armadura tubular, con doble obturador, a través de tubos-manguito
dispuestos en la armadura, a separación inferior a 1m.
„ Este proceso se puede realizar de forma selectiva, repitiendo si se
desea varias veces en los manguitos deseados.
„ La presión de inyección deberá ser superior a la presión límite del
terreno, y en general, como mínimo, superior a 1,0 MPa.
EJECUCIÓN DE MICROPILOTES. INYECCIÓN
Inyección final de relleno del interior de la armadura
PRINCIPIO DEL TUBO-MANGUITO Y DE LA INYECCIÓN CON DOBLE OBTURADOR
EJECUCIÓN DE LA
PERFORACIÓN
INSTALACIÓN DE LA
ARMADURATUBULAR
CON TUBOS-MANGUITO
CREACIÓN DE LA VAINA
O INYECCIÓN DE
"SELLADO" PERIMETRAL
INYECCIÓN DE LECHADA A TRAVÉS
DE LOS TUBOS-MANGUITO, MEDIANTE
EL EMPLEO DE DOBLE OBTURADOR
EJECUCIÓN DE MICROPILOTES. INYECCIÓN

22. 22
MICROPILOTES AUTOPERFORANTES, armados con
barras de acero Titan.
• La propia armadura de acero (provista de una boca de perforación
perdida), es el útil de perforación,
• El fluido de refrigeración es la propia inyección continua de lechada
de cemento a través del interior de la barra de acero
• Con la inyección de cemento a medida que avanza la perforación, se
pueden rellenar los huecos existentes y mejorar las zonas
especialmente flojas, existentes bajo la losa.
• La propia inyección tiene el efecto estabilizador de las paredes del
taladro, a modo de lodo de perforación.
EJECUCIÓN DE MICROPILOTES. INYECCIÓN