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PROYECTO MEDIOAMBIENTAL DE I+D+I
APLICACIÓN DE LA TÉCNICA DE MICROPILOTES INYECTADOS A LA RED DE CARRETERAS DE ANDALUCÍA ORIENTAL
INSTITUCIONES PARTICIPANTES GESTIÓN DE INFRAESTRUCTURAS DE ANDALUCÍA, S.A.
UNIVERSIDAD DE GRANADA
GRANADA, MARZO DE 2007
1
ÍNDICE
1. MEMORIA DESCRIPTIVA Y TÉCNICA......................................................... 1
1.1. Objetivos del proyecto ...................................................................... 1
1.2. Antecedentes.................................................................................... 2
1.2.1. Justificación de la necesidad del proyecto .......................... 2
1.2.2. Estado del conocimiento ................................................... 12
1.2.3. Bibliografía ........................................................................ 30
1.2.4. Experiencia del equipo solicitante ..................................... 33
1.3. Contenido del proyecto y metodología............................................ 46
1.4. Programa de trabajos ..................................................................... 49
2. MEMORIA ECONÓMICA............................................................................. 54
2
1. MEMORIA DESCRIPTIVA Y TÉCNICA
1.1. OBJETIVOS DEL PROYECTO
• OBJETIVO PRINCIPAL
Proponer un método de cálculo de micropilotes en obras lineales
particularizado para Andalucía Oriental para las siguientes aplicaciones:
- Estructuras de cimentación.
- Estabilización de taludes o laderas.
• OBJETIVOS SECUNDARIOS
1. Comparación de las normativas española, francesa, italiana y
estadounidense sobre cálculo de micropilotes atendiendo a las
siguientes variables:
• Columna estratigráfica.
• Materiales de construcción.
• Tipos de inyección.
• Presión, volumen y caudal de inyección.
• Acciones.
• Estados límites últimos.
2. Definición geográfica de comarcas geotécnicas en Andalucía Oriental,
incluyendo cada una de ellas marcos territoriales con características
comunes para el cálculo de micropilotes.
3. Determinar la influencia de la profundidad en las tensiones de fuste.
1.2. ANTECEDENTES
1
1.2.1. JUSTIFICACIÓN DE LA NECESIDAD DEL PROYECTO
1.2.1.1. Columna estratigráfica
Andalucía Oriental presenta unas condiciones litoestratigráficas y
geotécnicas deficientes, que pueden generar inestabilidades en las vías de
comunicación terrestre llegando a dificultar el transporte de viajeros y de
mercancías. Los micropilotes son una solución muy extendida tanto en
estructuras de cimentación como en estabilización de taludes y laderas.
1.2.1.2. Acción antrópica
La actividad ejercida por el hombre sobre la naturaleza se ve
especialmente reflejada en la construcción de infraestructuras viarias, las
cuales implican grandes movimientos de tierras (desmontes y terraplenes) que
modifican el estado tensional del suelo. En la Red de Carreteras de Andalucía
Oriental la acción antrópica está muy presente. Dicha red de carreteras tiene
las siguientes características (excluyendo las redes urbanas, titularidad de los
Ayuntamientos, y otras Administraciones como Confederaciones Hidrográficas,
poco importantes por su volumen), según el Anuario 2005 del Ministerio de
Fomento:
RED LONGITUD
ESTATAL 1.610 km
AUTONÓMICA 5.236 km
PROVINCIAL 5.009 km
TOTAL 11.885 km
Se trata de una red muy extensa. Por ello la acción antrópica ha sido y
es muy importante. Concretamente, en la actualidad se encuentra en ejecución
por la Junta de Andalucía el Plan M.A.S.C.E.R.C.A. (Mejora de la Accesibilidad,
Seguridad vial y Conservación En la Red de Carreteras de Andalucía) que
2
incluye numerosas variantes de población y acondicionamientos de carreteras
existentes. Además, esta Administración está ejecutando el Plan Director de
Infraestructuras de Andalucía que incluye la nueva construcción de ejes de
gran capacidad como por ejemplo el que conectará Estepa con Úbeda. Todo
ello implica una elevadísima inversión. Por parte del Ministerio de Fomento se
está trabajando en la adecuación del Paso de Despeñaperros y en la
culminación de las autovías de la costa en la provincia de Granada (A-44 y A-7).
Además, en un futuro se terminará la autovía A-32 (de Linares a Albacete), que
supondrá también una importante acción antrópica sobre la provincia de Jaén
por parte de la Administración General del Estado.
Inversiones realizadas en la red de carreteras por provincias según naturaleza de la inversión
(Unidad: miles de euros) (Anuario del Ministerio de Fomento 2005)
2000 2004 2005
TOTAL REPOSICION CONSTRUCCION TOTAL REPOSICION CONSTRUCCION TOTAL REPOSICION CONSTRUCCION
ANDALUCÍA 294.262 35.838 258.423 366.809 98.103 268.706 680.223 219.346 460.877
Almería 37.233 2.705 34.528 29.302 8.092 21.210 44.546 5.033 39.513
Granada 42.612 7.320 35.291 40.883 17.048 23.835 60.822 23.397 37.425
Jaén 51.939 3.895 48.045 28.492 7.008 21.484 109.497 27.269 82.228
Málaga 27.508 5.547 21.961 42.722 11.558 31.164 83.889 46.387 37.502
Estimación económica de las actuaciones del Plan Estratégico de Infraestructuras y Transportes PEIT
en España, 2005-2020 (Anuario del Ministerio de Fomento 2005)
Inversiones. Plan Estratégico de Infraestructuras y Transportes. PEIT.
Estimación económica de las actuaciones del PEIT, 2005-2020
ACTUACIONES IMPORTE (millones de euros) % DEL TOTAL
Transporte por carretera, excepto actuaciones urbanas 62.785 25,23
Vías de gran capacidad 32.105 12,9 Acondicionamiento y mejora 7.500 3,01 Conservación y explotación 22.580 9,07
Servicios de transporte por carretera 600 0,24
Como puede observarse, las previsiones auguran un continuo aumento
de la inversión en infraestructuras en Andalucía Oriental.
3
1.2.1.3. Condiciones meteorológicas
El valor medio anual de la pluviometría en Andalucía Oriental es muy
irregular, presentándose alternancias de períodos muy secos con otros muy
húmedos, tal y como sucedió con las lluvias de 1996 y 1997 tras una larga
sequía. Esto provoca elevaciones y descensos bruscos del nivel freático, factor
que es muy perjudicial desde el punto de vista geotécnico.
1.2.1.4. Aplicación de los micropilotes
Debido a la fuerte actividad que se prevé en Andalucía Oriental en
materia de carreteras, y a las previsibles inestabilidades provocadas por las
características del terreno así como por los cambios bruscos en el nivel freático,
los micropilotes son y serán una solución muy extendida. Los micropilotes son
unos elementos fundamentales tanto para la cimentación de pilas y estribos en
estructuras como para la corrección de deslizamientos.
1. Estructuras de cimentación: pueden emplearse tanto en obra nueva
como en recalces, reparaciones, etc., de estructuras preexistentes:
- Obras de nueva planta: su campo de aplicación fundamental son
las estructuras con espacio de trabajo reducido o acceso
complicado y los terrenos difíciles de perforar por intercalación de
niveles rocosos, bolos o bloques de grandes dimensiones. Los
micropilotes transmiten la carga de manera menos concentrada y
más uniforme que los pilotes, pudiendo suponer una ventaja en
determinadas circunstancias, como por ejemplo en zonas
constituidas por roca alterada.
4
Ejemplo de cimentación de nueva planta con micropilotes
- Obras de reparación, refuerzo, rehabilitación, mejora o recalce de
estructuras preexistentes: incluye la remodelación de aquéllas
que presentan incrementos de las solicitaciones, la actuación
frente a determinadas patologías geotécnicas, etc.
Ejemplos de recalce de cimentaciones preexistentes mediante micropilotes
2. Estabilización de taludes o laderas: se disponen formando alineaciones
o grupos numerosos con varias inclinaciones y se encepan en cabeza
pudiendo ir acompañados de anclajes u otras unidades de obra.
Producen una mejora del coeficiente de seguridad global de los taludes
5
o laderas por incremento de la resistencia al corte de las mismas,
evaluado según potenciales superficies de rotura, que comprenden
secciones transversales a la alineación de micropilotes.
Ejemplo de micropilotes para estabilización de taludes o laderas
1.2.1.5. Normativas de cálculo aplicables
Existe mucha diversidad de normativas para el cálculo de micropilotes.
El método de cálculo más extendido en España hasta octubre de 2005 ha sido
el Método de Bustamante (Francia, 1985), ya que ha surgido la guía para el
proyecto y la ejecución de micropilotes en obras de carreteras de la Dirección
General de Carreteras del Ministerio de Fomento.
Existen otras normativas, como son la italiana y la estadounidense, que
a priori pueden aportar elementos que nos permitan optimizar el cálculo de
micropilotes.
En la Universidad de Granada y bajo la dirección de D. Juan Carlos
Hernández del Pozo, se ha elaborado por parte de Fco. Javier Sierra Carrillo de
Albornoz, Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos, Funcionario de Carrera de
la Junta de Andalucía, la Investigación Tutelada titulada análisis comparativo
entre la guía para el proyecto y la ejecución de micropilotes en obras de
carreteras y el método de Bustamante: aplicación a cimentaciones en la
provincia de Jaén.
6
En esta investigación se concluye que en cuanto a capacidad de soporte
del terreno ambos métodos difieren fundamentalmente en el estado límite
último de arranque, siendo la guía mucho más conservadora que el método de
Bustamante (se obtienen longitudes un 40% mayor con la guía del Ministerio).
En cuanto a topes estructurales, las diferencias a favor de uno u otro método
de cálculo no son significativas, pudiendo considerar a ambos métodos
igualmente aplicables.
Esta conclusión radica fundamentalmente en la expresión que utiliza la
guía del Ministerio para obtener el rozamiento unitario de cálculo por fuste
frente a esfuerzos de tracción (rft,d = η·rfc,d). Multiplica el rozamiento unitario de
cálculo por fuste frente a esfuerzos de compresión por un coeficiente η que
tiene en cuenta la alternancia de cargas sobre el micropilote; será 0,60 para
micropilotes sometidos alternativamente a cargas de compresión y tracción, y
0,75 para aquellos que estén sometidos únicamente a esfuerzos de tracción.
Este coeficiente η provoca un aumento notable en la longitud de los
micropilotes con el consiguiente perjuicio económico y medioambiental.
Además, la guía del Ministerio no justifica la inclusión de este coeficiente tan
restrictivo, por lo que se desconoce su fundamento.
También afectará a la longitud necesaria de micropilote la
proporcionalidad directa de la profundidad con el rozamiento lateral. A priori, al
aumentar la profundidad aumentará la tensión de fuste (como se propone en l
método teórico de la guía del Ministerio). No obstante, al analizar las
distribuciones de deformaciones unitarias (Bustamante), nos encontramos con
que dichas deformaciones se hacen prácticamente nulas a cierta profundidad
(a partir de 10 a 15 metros). Por ello se hace necesario también este estudio.
7
Ejemplo de distribución de las deformaciones unitarias a lo largo de un micropilote sellado en arena
(Bustamante y Doix)
Por todo ello se plantea la elaboración de la Tesis Doctoral Análisis
Comparativo de las normativas española, francesa, italiana y
estadounidense sobre micropilotes inyectados: aplicación a la Red de
Carreteras de Andalucía Oriental por el doctorando Fco. Javier Sierra Carrillo de Albornoz bajo la dirección de D. Juan Carlos Hernández del Pozo.
1.2.1.6. Implicaciones medioambientales
El uso de micropilotes puede disminuir los volúmenes de movimientos de
tierra (desmontes y terraplenes) y de materiales llevados a vertedero,
reduciendo considerablemente los efectos medioambientales.
8
Estos efectos medioambientales provocados por los movimientos de
tierra y La falta de un sistema de gestión adecuado para este tipo de residuos,
están creando un grave problema en el entorno, problema que se agrava año
tras año e incide directamente sobre el medio ambiente, propiciando su
deterioro. Además, el abandono indiscriminado de todos estos residuos supone
un importante despilfarro, por cuanto se pierden una serie de recursos que
podrían ser recuperados y reutilizados
Los perjuicios medioambientales principales como consecuencia de la
aplicación de la guía del Ministerio (la longitud resultante es mayor) son:
- Mayor consumo de combustibles y lubricantes por la maquinaria de
ejecución (transporte y perforación).
- Mayor consumo de energía para la elaboración de los materiales de
construcción (acero y hormigón).
- Aumento de la contaminación atmosférica al prolongarse los trabajos de
ejecución.
- Incremento en la emisión de gases nocivos a la atmósfera como
consecuencia de los mayores consumos de combustibles, lubricantes y
energía.
- La guía del Ministerio indica que en obras permanentes no se
reutilizarán, como armaduras tubulares, perfiles procedentes de
campañas petrolíferas, sondeos, o cualquier otra aplicación. Al no poder
reciclar, se incrementaría la demanda de acero aumentando por otro
lado las necesidades de vertederos para esas armaduras tubulares no
reutilizables. Se ha comprobado que alcanzan límites elásticos
elevadísimos (700 a 800 MPa) y que responden perfectamente en
micropilotes.
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La industria del hierro y el acero, al igual que otras industrias pesadas,
puede tener importantes repercusiones para el medio ambiente y la población
de las comunidades vecinas. Destacan las siguientes formas de contaminación:
a) Contaminación atmosférica:
Dióxido de azufre.
Óxidos de nitrógeno.
Dióxido de carbono.
Partículas.
b) Contaminación de aguas: Se descarga gran volumen de agua a ríos,
arroyos y lagos. Las aguas residuales pueden filtrarse, contaminar la capa
freática y las corrientes subterráneas. Los cambios de temperatura en las
aguas naturales pueden afectar a los ecosistemas. Entre los vertidos destacan:
Sólidos en suspensión.
Metales pesados.
Aceites y grasas.
c) Residuos sólidos: se genera grandes volúmenes de residuos sólidos
producidos en la fabricación de acero.
El acero, con independencia de su calidad, tamaño, uso o permanencia
en servicio, es completamente reutilizable y puede reciclarse repetidamente sin
que se degraden en modo alguno sus propiedades mecánicas, físicas o
metalúrgicas. Se calcula que el porcentaje de reciclaje es del 90%.
El hecho de no poder usar materiales reciclables implica una pérdida de
competitividad de las empresas españolas debido al encarecimiento del
producto. Además, esto implicaría una disminución importante en el volumen
de gasto en Investigación, Desarrollo e Innovación I+D+I con estos materiales
reciclables.
10
1.2.1.7. Conclusión
Por todos estos motivos (condiciones geotécnicas en Andalucía Oriental,
acción antrópica, variaciones bruscas del nivel freático, aplicación de
micropilotes en cimentaciones y estabilidad de taludes, e implicaciones
medioambientales), se hace necesaria la optimización de un método de cálculo de micropilotes para Andalucía Oriental, y de ahí surge la necesidad de este Proyecto de Investigación Desarrollo e Innovación.
11
1.2.2. ESTADO DEL CONOCIMIENTO
1.2.2.1. Evolución histórica
El concepto de pilote o mecanismo que sea capaz de transmitir
esfuerzos a un nivel competente que se encuentre a una profundidad relativa,
es una práctica que se desarrolló desde el comienzo de la humanidad (López
Gimeno y col., 2005).
La hinca de troncos de madera por medios manuales, sobre todo en
terrenos flojos, para alcanzar sustratos duros, ha sido una práctica común en
todo el mundo desde que el hombre se vuelve sedentario he intenta ubicar su
hábitat, en especial, cerca de los ríos.
Se sabe que el uso de pilas hincadas ha existido desde épocas
prehistóricas y las referencias a los pilotes o pilas de madera de cedro, usados
en Babilonia, se pueden encontrar en La Biblia.
Se han hallado, igualmente, numerosos restos arqueológicos de estos
sistemas constructivos en áreas pantanosas, donde presentaban la doble
función de cimentación y de separación de la base de la vivienda de las aguas
circundantes. En la Edad Media se desarrollan numerosas construcciones de
este tipo en Venecia y Holanda.
Las pilas estaban hechas de los árboles, de forma que dichos troncos
presentaban un diámetro progresivo decreciente hacia su punta, hincándose
hasta que la penetración se hacía imposible con los métodos de hinca
utilizados. Esta condición, conocida como denegación, era una función
combinada de las condiciones del terreno y de los métodos utilizados. Dichos
métodos eran principalmente golpes de mazo y golpes mediante diferentes
medios mecánicos, utilizando sistemas de palanca e incluso ruedas de agua.
12
La Revolución Industrial, con la utilización de la energía del vapor,
cambió la situación de una forma drástica. El primer martillo de vapor para
estas aplicaciones fue inventado por Nasmyth en 1845.
El desarrollo de construcciones más importantes hizo necesarias
capacidades de resistencia mayores que las disponibles hasta ese momento.
Cuando a mediados del siglo XIX, los tornos y las abrazaderas
mecánicas entraron en uso, fue posible desarrollar perforaciones empotradas
en suelos inestables bajo el nivel freático, con un coste bastante bajo.
Hacia 1920, la tecnología del hormigón había alcanzado un nivel de
desarrollo que hizo posible la ejecución de pilotes de gran diámetro. Otro
desarrollo era la técnica de perforación rotatoria, que fue utilizada sobre todo
para las perforaciones relativamente profundas (pozos de petróleo).
En 1952, el contratista italiano Fondedile, bajo dirección técnica del Dr.
Lizzi, comenzó a construir pilotes con diámetros más pequeños que los
estipulados por los códigos de la construcción de la época (Bruce, 1994). Estos
“pilotes” originalmente fueron llamados radice del pali (pilas de la raíz); se
conocen generalmente hoy con el nombre de micropilotes (Ellis, 1990).
Algunos casos tradicionalmente conocidos de recalce: la Torre de Burano y el Minarete de Al-Haqba (Oteo, 2003)
La característica principal de un micropilote es su diámetro notablemente
pequeño, en comparación con el pilotaje. Por tanto, se permite su desarrollo
13
con un equipo mucho más reducido que las pilas tradicionales, y utilizable en
cualquier tipo de terreno (Mascardi, 1982). Los micropilotes primitivos fueron
construidos con diámetros del orden de 100 mm y probados con cargas de 400
KN, sin sufrir deformaciones evidentes (Bruce y col., 1995).
El uso de la perforación y la introducción de la lechada para construir el
micropilote reducen tanto las vibraciones como cualquier efecto que pueda
producirse en la estructura, en comparación con otras técnicas de instalación
de pilotes.
En 1962, Fondedile introdujo “pilas de la raíz” en el Reino Unido para
recalzar edificios históricos. En la misma década, sistemas similares fueron
utilizados en Alemania en obras subterráneas (Bruce y col, 1995).
En Estados Unidos, los micropilotes fueron utilizados por primera vez en
1973. Sin embargo, esta técnica fue vista en principio con escepticismo y su
desarrollo no comenzó hasta finales de la década de los 80 (Bruce y col., 1995).
1.2.2.2. Características generales
La característica principal de un micropilote es su diámetro netamente
pequeño en comparación con los sistemas de pilotaje tradicionales, lo cual
permite su construcción en casi cualquier tipo de terreno.
Los micropilotes se pueden utilizar bajo condiciones muy estrictas de
acceso, pudiendo proporcionar no solamente una ayuda estructural excelente
sino también un sistema que reduzca al mínimo la ocupación de espacio
durante la ejecución.
Por otro lado, los micropilotes pueden ser aplicados a cualquier tipo de
suelo con interferencias mínimas en la estructura que es sostenida.
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Se puede afirmar que los micropilotes son estructuras cilíndricas de pequeño diámetro, entre 75 y 300 mm, con esbeltez entre 10 y 20, perforados “in situ” verticalmente con inclinaciones de hasta 20º, y constituidos por una armadura de acero que se aloja en el taladro rellenando o inyectando con mortero o lechada de cemento (Hernández
del Pozo y col., 2005).
Las cargas admisibles oscilan entre 3 y 150 toneladas. Dichas cargas se
transmiten por fricción y punta, habiéndose obtenido valores máximos en
pruebas de carga de hasta 350 toneladas (López Gimeno y col., 2005).
Suele ser consustancial a los micropilotes la posibilidad de poder
ejecutarlos con gálibos muy reducidos (alturas de 2 a 4 m), atravesando
cimentaciones existente de cualquier material, y reduciendo al mínimo las
alteraciones ocasionadas a éstas y al terreno sobre el que descansan.
Algunos de los problemas que se resuelven con el uso de micropilotes
son el control de asientos y la recimentación de zapatas debido a incrementos
de cargas. Además, se trata de la única opción económicamente viable cuando
se precise realizar una cimentación profunda que deba atravesar un espesor
importante de roca dura no apta para cimentar. Esta posibilidad,
aparentemente contradictoria, puede presentarse en laderas potencialmente
inestables en roca o en coluvión con grandes bloques rocosos o en rocas
horadadas por cavidades kársticas. En este caso, la perforación con pilotes
normales exigiría el empleo de muchas horas de trépano en tanto que las
perforaciones de micropilotes se pueden hacer sin grandes problemas a
rotopercusión (Hernández del Pozo y col., 2005).
El uso de métodos de inyección para construir micropilotes es una
técnica de reciente utilización pero ampliamente difundida y potencialmente
atractiva como alternativa al micropilote convencional, dado que las medias y
altas presiones utilizadas implican un aumento de la compactación lateral y por
tanto de la resistencia del terreno que rodea al micropilote.
15
1.2.2.3. Ejecución y tipos de micropilotes
Los micropilotes en función y disposición de su armadura suelen ser de
tres tipos (de Assis e Silva, 2005):
1. Con redondos en el centro: dos o más barras de acero ubicadas en el
centro del taladro.
2. Con tubo: un tubo de acero con diámetro de entre 100 y 300 mm dentro
del taladro, rellenado con mortero.
3. Mediante jaula: una jaula de 150 a 300 mm de diámetro con 5 o más
redondos longitudinales, y cercos o una espiral haciendo la unión
transversal.
Tipos de micropilotes en función de su armadura
La selección del tipo de micropilote depende de cada caso, pues influye
el diámetro y la capacidad de carga necesaria para cada situación.
Existe otra clasificación en la que los micropilotes se diferencian por la
forma de ejecutar la inyección (de Assis e Silva, 2005):
1. Convencional (sistema más antiguo): la inyección se hace a baja presión,
actuando a lo largo de todo el taladro.
16
2. Mediante bulbo: la inyección se realiza a grandes presiones a través de
tubos-manguitos, ejecutando en el final del taladro un bulbo de gran
diámetro. Este bulbo tiene, en general, un diámetro de 300 a 900 mm, lo
que es interesante para la transferencia de carga.
Tipos de micropilotes: convencional y con bulbo
La guía para el proyecto y la ejecución de micropilotes en obras de
carreteras (2005) diferencia tres clases de micropilotes (IU, IR e IRS):
1. Inyección Única Global (IU): efectuada en una sola fase, rellena el hueco
comprendido entre el taladro de la perforación y la armadura tubular, así
como el interior de ésta. En la mayoría de los casos suele resultar un
criterio práctico suficiente, fijar la presión de inyección entre 0,5 y 1 MPa,
salvo cuando dicho valores superen la presión límite del terreno, lo que
podría suceder en suelos granulares de compacidad floja o media,
cohesivos de consistencia blanda y media a firme, o rocas muy
fracturadas.
17
Micropilote tipo IU
2. Inyección Repetitiva (IR): en estos micropilotes el relleno e inyección se
realiza en dos fases:
I. En primer lugar, y una vez introducida la armadura, se realiza un
relleno del taladro con lechada en la forma ya descrita para los
micropilotes del tipo IU.
II. Posteriormente se realiza la reinyección, de alguno de los siguientes
modos:
• A través de la propia tubería.
• Mediante un tubo o circuito con válvulas antirretorno de efecto
simultáneo.
• Mediante conductos (en general, de plástico).
Acabado el proceso se realizará una inyección final de relleno de la
armadura tubular.
18
Micropilote tipo IR
3. Inyección Repetitiva (IRS): realizada mediante inyección a presión de la
perforación, desde el interior de la armadura tubular, con doble
obturador, a través de manguitos instalados en dicha armadura.
Previamente, la corona anular entre la tubería de armadura y la pared
del taladro debe rellenarse con una lechada (inyección de sellado) que
sirva de cierre, e impida a la inyección a presión escapar hacia la
superficie.
La presión de inyección será normalmente algo superior a la presión
límite del terreno, siendo en general mayor que 1 MPa.
Acabado el proceso se realizará una inyección final de relleno de la
armadura tubular.
19
Micropilote tipo IRS
El método que consigue unos micropilotes de mayor resistencia es el
IRS con el empleo de doble obturador. El método IR se puede considerar como
una doble aplicación del IU y tradicionalmente no se ha aplicado.
Concretamente, el Método de Bustamante no contempla la inyección tipo IR.
En los pilotes inyectados, la armadura queda embutida en el terreno con
inyecciones de lechada o de mortero, a presión más o menos elevada. La
20
inyección de lechada se realiza a partir de dos tipos de dispositivos: los más
sencillos están constituidos por un tubo flexible que desemboca en la parte
inferior del taladro; los más sofisticados, dotados de un tubo con una sucesión
de válvulas antirretorno, comúnmente llamados tubos-manguito. Actualmente
se recurre a válvulas especialmente taradas, donde el tubo-manguito hace las
veces de armadura.
El sistema empleado habitualmente es la rotopercusión con aire, con
martillo en cabeza de fondo, la rotación con hélice continua, y la rotación con
tricono o trialeta y aire. Cuando la estabilidad del terreno se ve comprometida,
se añaden revestimientos (de Assis e Silva, 2005).
En otros casos resulta ventajoso utilizar la propia armadura (barra o
tubo), dotada de una herramienta de corte (tricono, corona o trialeta) como
varilla de perforación. Se simplifican las operaciones de ejecución y se logran
altos rendimientos.
Hoy en día, es muy amplia la gama de los equipos de perforación
posibles. Se permite así solucionar cualquier problema de accesibilidad o
perforabilidad con eficacia y rendimientos más adecuados.
1.2.2.4. Materiales de construcción
En referencia a los materiales a utilizar para su ejecución, las armaduras
deben ser preferentemente tubulares, colocadas con centradores. Se utilizan
en muchos casos tubos reciclados provenientes de perforaciones petrolíferas.
La calidad del acero varía, pues, desde límites elásticos de 300 a 700 MPa (de
Assis e Silva, 2005).
El taladro del micropilote se rellena con mortero o lechada de cemento, y
cuando se trata de diámetros mayores, con micro-hormigón. Pero si el interés
es reducir al mínimo los posibles movimientos provocados por la ejecución de
los micropilotes, conviene utilizar mortero o una lechada de cemento muy
21
viscosa, ya que las lechadas muy fluidas antes de fraguar pueden provocar el
colapso del terreno bajo las cimentaciones. En cualquier caso suele ser
utilizado algún aditivo para eliminar al máximo la retracción del fraguado.
Las lechadas deben tener una relación agua/cemento comprendida entre
0,5/1 y 1/1, mientras que los morteros deben tener una relación
arena/agua/cemento del orden de 1/1/0,5 a 0,7, con resistencia a compresión a
los 28 días superior a 25 MPa.
En cuanto a la puesta en obra, la armadura debe quedar protegida por el
relleno y la inyección. El volumen de ese relleno puede ser del orden de 1,5 a 2
veces el volumen teórico de perforación. Si hay inyección repetitiva, el volumen
de lechada utilizado puede ser de 2 a 20 veces el teórico. Este volumen da una
idea de la calidad del material atravesado, pero conviene limitarlo,
generalmente, a 3 veces el volumen teórico del micropilote.
La armadura puede reforzarse con redondos solados, lo cual suele ser
conveniente en la parte superior de los micropilotes cuando se tiene que
aumentar su adherencia a cimentaciones antiguas. También puede añadirse un
redondo en el interior de la tubería (con centradores), pero esto puede
obstaculizar la inyección. Es preferible utilizar sólo tubería como armadura.
En los trabajos de recalce, la perforación del taladro, sobre todo en el
caso de terrenos colapsables, es una operación que requiere extremo cuidado.
En general, nunca debe emplearse agua por encima del nivel freático ni por
debajo de éste, a menos que la parte superior del taladro se revista
adecuadamente para impedir el contacto del agua con el terreno colapsable.
Como es lógico, cuando se trata de la cimentación de una estructura de nueva
planta, no existe ninguna limitación para el uso del agua, y puede utilizarse el
procedimiento de perforación que asegure un mayor rendimiento.
En los recalces, la conexión del micropilote con la estructura dañada
debe ser analizada en cada caso particular, pues es uno de los puntos más
22
relevantes del proyecto. A través de las cimentaciones se perforan los taladros,
lo que permite una unión sencilla y segura por adherencia mediante una
lechada de cemento de alta resistencia inicial. En este tipo de unión no suele
haber problemas, pero se debe considerar que la primera inyección de relleno
puede no se suficiente. Siempre que sea necesario, los micropilotes pueden
enceparse con una cimentación nueva de hormigón armado, que se conecta en
la ya existente.
1.2.2.5. Criterios generales de proyecto
En los principios de su concepción y desarrollo, los micropilotes fueron
pensados como armaduras del terreno para aumentar la resistencia,
principalmente a tracción, del terreno atravesado por ellos.
Los principios fundamentales de la técnica son los mismos del inicio,
pero los métodos de ejecución han avanzado mucho, lo que ha posibilitado
aumentar su longitud y capacidad de carga, permitiendo su aplicación a
distintos tipos de problemas. Con el aumento de sus diámetros y longitudes fue
surgiendo una tendencia a considerar que la manera de trabajar y transferir
esfuerzos se asemeja más a los verdaderos pilotes.
Los micropilotes-raíz reticulados fueron pensados para crear un tipo de
muro de contención de gravedad reforzado con el concepto de suelo/pilote,
donde es el suelo el que proporciona la principal fuerza resistente, la gravedad,
mientras que los pilotes están pensados para contener el suelo y suplir parte de
la resistencia adicional frente a las fuerzas de tracción que actúan en el muro.
El tamaño y la resistencia estructural de estos pilotes tienen una importancia
menor (Bielza, 1999).
Según Lizzi (1993), la eficacia de tal estructura formada por suelo/pilotes
se basa en una serie de condiciones:
23
• El refuerzo o armadura es confiado a los micropilotes, verticales o
inclinados, cuya peculiaridad principal es su plena adherencia al suelo a
lo largo de todo su fuste. Los originales micropilotes-raíz satisfacen esta
condición por completo, mientras que los micropilotes de acero no
resultan aptos para el refuerzo del suelo.
• La unidad del macizo compuesto suelo/pilotes se basa en una especie
de efecto red entre los pilotes, siempre que estos no estén muy
separados. Es obvio que no hay un contacto físico entre los pilotes, pero
las interacciones suelo/pilote, y por consiguiente pilote/suelo, son
destinadas a proporcionar un verdadero efecto tipo nudo.
• Los trabajos de perforación y ejecución de este tipo de pilote deben ser
muy cuidadosos, con la finalidad de no alterar el equilibrio natural del
suelo.
Los datos de campo de estructuras de suelo reforzado llevadas a cabo,
constituyen elementos básicos para aplicaciones futuras. Es importante apuntar
que en la mayoría de los casos, y debido a la presencia predominante de la
gravedad del suelo, las tensiones en los micropilotes son muy pequeñas,
además de difíciles de detectar.
El comportamiento de una zapata reforzada con micropilotes es el de
una cimentación mixta. Los investigadores Lizzi y Carnevale (1979) ejecutaron
ensayos en modelo reducido y Combarieu (1979) a escala real. Estos ensayos
revelan que una zapata-encepado sobre el pilote, aumenta la carga admisible
del conjunto entre el 25 y el 48% (según el criterio elegido) superior a la
correspondiente sólo al pilote, pero con un pequeño aumento de los asientos.
Debido a estos comportamientos tan difíciles de representar
formalmente, no se ha desarrollado un modelo teórico de comportamiento
adecuado claro. Todos los parámetros actuales de proyecto tienen base
empírica.
24
La disposición geométrica de los micropilotes es una de las primeras
características a considerar en el proyecto. La disposición de micropilotes
inclinados proporciona un mejor funcionamiento estructural, especialmente
frente a cargas horizontales, eliminando las flexiones y haciendo que los
micropilotes trabajen a tracción o a compresión. Para prevenir excentricidades
accidentales en las cargas verticales, conviene disponer un mínimo de tres
unidades para cada zapata aislada, y al menos dos filas de micropilotes para
zapatas corridas.
La eficacia es un concepto muy empleado en EE.UU. y es definido como
la capacidad de carga de un grupo de micropilotes comparada con la suma de
las capacidades de carga de los pilotes individuales. La siguiente figura
presenta el gráfico eficacia x espaciado extraído de los estudios de Lizzi (1994),
realizados con grupos de 3 pilotes con diferentes espaciados a diferentes
profundidades. Queda claro que con un espaciado de 7 diámetros hay una
influencia mutua de los pilotes entre sí.
Eficacia de grupos de pilotes (Lizzi, F. y Carnevale, 1979 / Lizzi, F., 1994)
Los ensayos representados en la figura anterior en modelos reducidos
de Lizzi y Carnevale (1979) y también de Lizzi (1994), muestran que la
disposición de red de micropilotes inclinados aumenta apreciablemente la
25
carga admisible de cada unidad frente a una disposición de todas las unidades
verticales.
Ensayos con pilotes aislados y grupos de pilotes (Lizzi, F. y Carnevale, 1979 / Lizzi, F., 1994)
El ensayo nº2 tiene una eficacia de 1,68, que aumenta hasta 2,22 en el
caso del ensayo nº3 (pilotes reticulados). El suelo alrededor de los pilotes
aumenta su capacidad de carga en un 68% en el caso de pilotes verticales, y
un 22% en el caso de los reticulados.
Dentro de una estructura de pilotes reticulados, cada pilote puede
aisladamente soportar esfuerzos de tracción, compresión y flexión, aunque las
interacciones con el suelo sean más complejas.
El pandeo es un factor a considerar dada la gran esbeltez de estos
elementos estructurales. Gouvenot (1975) presenta una serie de estudios sobre
el tema.
Ensayos de carga crítica de pandeo para micropilotes de 4 metros de longitud (Gouvenot, 1975)
CARGA EXPERIMENTAL (KN)
CARGA TEÓRICA (KN)
SECCIÓN RESISTENTE SUELO ATRAVESADO
1,4 1,0 Tubo de acero Aire (K=0)
7,0 5,0 Tubo relleno de cemento Aire (K=0)
20,0 30,0 Tubo relleno de cemento Turba (K=600)
40,0 40,0 Tubo relleno de cemento Arcilla blanda
26
(K=1500)
Calculado según fórmula
dada por Mandel
K=módulo de
reacción en KN/m3
El pandeo se puede calcular con buena aproximación con la fórmula
dada por Mandel. Las recomendaciones de las normas DIN son indicativas de
que sólo se considera pandeo cuando hay longitud libre o cuando se trate de
terreno blando.
Los asientos de los micropilotes al entrar en carga se pueden calcular
con los procedimientos habituales para pilotes convencionales. No obstante, la
experiencia de los recalces y los ensayos de carga “in situ” indican que el
movimiento en cabeza es pequeño, y no excede en mucho a la deformación
elástica del fuste. Ante el peligro de extrapolar esta última premisa a todos los
casos, siempre resulta conveniente realizar al menos un ensayo de carga “in
situ”, tanto para despejar esta incógnita como para confirmar la resistencia
estructural y la seguridad frente a hundimiento.
Es importante establecer el orden de magnitud de su deformabilidad y de
su resistencia por fuste. En los casos de micropilotes ejecutados en materiales
rocosos, karstificados, con inyección, se pueden alcanzar valores de fv de 0,15
a 0,5 MPa, con deformaciones pequeñas (menores de 5 mm), a excepción de
trabajos publicados por Alonso y col. (1991) en los que los asientos son
justificados por la longitud libre del pilote.
Oteo (2000) demuestra que con pilotes en suelos de consistencia media
a alta, en los que no se llegó a alcanzar la rotura con inyección desde la parte
inferior del pilote, pueden alcanzarse valores de fs superiores a 0,1 MPa.
En función de la tecnología utilizada durante la construcción del
micropilote y el terreno circundante, se pueden lograr resistencias por fuste (fs)
de 2 a 4 veces superiores a las de los pilotes excavados o hincados, con
asientos de pocos milímetros.
27
Los asientos pueden reducirse notablemente si el micropilote se
precarga y descarga previamente a soportar las cargas de la estructura. En el
cómputo de los asientos totales que experimentará una cimentación recalzada
no debe olvidarse una estimación de los movimientos provocados por la
ejecución de los propios micropilotes.
La siguiente tabla presenta los valores de carga admisible que se suelen
utilizar en la práctica según el diámetro y tipo de micropilote.
Carga límite de compresión de un micropilote según el diámetro del taladro (Sola, P., 1994)
DIÁMETRO (mm) Armadura compuesta por redondos
adyacentes
MICROPILOTE CONVENCIONAL (ton)
MICROPILOTE CON BULBO (ton)
75 3-7
100 10-15 15-25
150 15-30 35-55
175 20-40 60-90
200 25-50
250 30-60
300 40-80
Nota: la carga admisible depende del tipo de armadura y del tipo de terreno; si es a tracción, en los
micropilotes convencionales su valor es el 50% del límite inferior de los rangos de cada diámetro.
1.2.2.6. Métodos de cálculo
Los métodos que se describen a continuación definen la capacidad
última de un micropilote. Concretamente describen la capacidad del micropilote
que habrá de ser comprobada en obra mediante ensayos de carga y/o tracción.
28
Se presentan en un cuadro resumen ya que uno de los objetivos
secundarios es la comparación de estos métodos y por lo tanto se
desarrollarán en la investigación.
MÉTODO AÑO PROCEDIMIENTO NACIONALIDAD APLICACIONES
VESIC 1977 ANÁLITICO EE.UU.
Cálculo de micropilotes
vertidos, es decir, no
inyectados
BUSTAMANTE 1985 EMPÍRICO FRANCIA
Calcular la resistencia
por fuste y por punta de
micropilotes vertidos e
inyectados
LIZZI 1993 EMPÍRICO ITALIA
Cálculo sencillo y rápido
para obtener una
primera aproximación
MINISTERIO DE
FOMENTO 2005
EMPÍRICO O
ANALÍTICO ESPAÑA
Calcular la resistencia
por fuste y por punta de
micropilotes vertidos e
inyectados
1.2.3. BIBLIOGRAFÍA
Alonso EE, et al. Micropile Foundation of a Singular Building over Existing
Underground Structures. Colloque Inter. Fond. Profondes. París; 1991.
Hernández del Pozo J, et al.. (2006): Micropilotes Inyectados. Clasificación y
Cálculo. Capitulo 17 Ingeniería del Terreno (IngeoTer 7)
Bielza Feliú A. Manual de Técnicas de Mejora del Terreno. Universidad
Politécnica de Madrid; 1999.
Bruce DA, et al. Introduction to Micropiles: An Internacional Perspectiva.
Foundation Upgrading and Repair for Infrastructure Improvement. ASCE. New
York; 1995.
Bruce DA. Small Diameter Cast-in-Place Elements for Load Bearing and In Situ
Heart Reinforcement in Ground Control and Improvement; 1994.
29
Bustamante M. Un Método para el Cálculo de los Anclajes y de los Micropilotes
Inyectados. Laboratoire Ponts et Chaussées; 1985.
De Assis e Silva S. Optimización de los diferentes Sistemas de Protección de
Estructuras respecto a la Excavación de Túneles (tesis doctoral). Universidad
Politécnica de Madrid; 2005.
Ellis IW. Mini Pile Underpinning. 1ª ed. The Maintainance of Brick and Stone
Masonry Structures. London-New York; 1990.
Gouvenot D. Essais en France et a l´Étranger sur le Frottement Latéral en
Fondation : Amelioration par Injection. Paris ; 1975.
Hernández del Pozo JC, et al. Micropilotes Inyectados. Técnica y Cálculo. 2ª ed.
Universidad de Granada; 2005.
Lizzi F, Carnevale G. Les Reseaux de Pieux Racines pour la Consolidation des
Sols. Aspects Théoriques et Essais Sur Modéles. Colloque Inter. Sur le
Reforcement de Sols. Paris ; 1979.
Lizzi F. Pali Radice Structures, Underpinning and Retention; 1993.
Lizzi F. The Reinforced Soil in the Future of Geotechnics. Balasubramaniam y
Balkema; 1994.
López Jimeno C. y col. Ingeniería del Terreno. IngeoTer 7. 1ª ed. Universidad
Politécnica de Madrid; 2006.
Mascardi CA. Design Criteria and Performance of Micropiles. Symposium on
Soil and Rock Improvement Techniques including Geotextiles, Reinforced Earth
and Modern Piling Methods. Bankgkok; 1982.
Ministerio de Fomento. Anuario 2005.
30
Ministerio de Fomento. Guía para el Proyecto y la Ejecución de Micropilotes en
Obras de Carreteras. 1ª ed; 2005.
Oteo Mazo C. Módulo de Pilotes y Cimentaciones Profundas. Máster en
Mecánica del Suelo e Ingeniería de Cimentaciones. CEDEX. Madrid: 2000.
Oteo Mazo C. Criterios para el diseño de micropilotes. Jornadas Técnicas
SEMSIG-AETESS. 3ª Sesión; 2003.
Sola PR. Tipos Especiales de Pilotes: Micropilotes, Jet Grouting y Elementos
Portantes. Curso sobre Pilotajes y Cimentaciones Especiales. CEDEX. Madrid;
1994.
31
1.2.4. EXPERIENCIA DEL EQUIPO SOLICITANTE
Nuestro equipo esta formado por profesionales de reconocido prestigio
con dilatada experiencia tanto en investigación como a pie de obra y por
jóvenes con gran motivación en el desarrollo de proyectos de investigación.
Entre ellos encontramos profesores de la Universidad de Granada,
funcionarios de la Administración Pública (Junta de Andalucía) y profesionales
de la empresa privada.
El equipo presenta actualmente resultados desde el punto de vista
científico-técnico, así como publicaciones en revistas de prestigio y divulgación
de resultados desde el punto de vista académico y tecnológico.
32
1.2.4.1. Componentes del equipo 1.2.4.1.1. Por parte de la Universidad de Granada
• D. Juan Carlos Hernández del Pozo, Investigador Principal. Dr. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos.
Profesor Titular en la E.T.S. de I.C.C.P. Universidad de
Granada.
• D. Francisco Lamas Fernández, Investigador de Apoyo. Dr. Licenciado en Ciencias Químicas.
Profesor Asociado a Tiempo Completo. Universidad de
Granada.
• D. Fco. Javier Sierra Carrillo de Albornoz, Investigador de Apoyo. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos.
DEA Ingeniería del Terreno
Jefe de Oficina Técnica de Carreteras de Jaén. Junta de
Andalucía.
• D. Rachid Akchouch, Investigador de Apoyo. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos.
Experto universitario en construcción.
Jefe de Calidad en ACSA Sorigué.
1.2.4.1.2. Por parte de GIASA
• D. Justo Garmendia. Gerente del Contrato. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos.
Profesor Asociado a Tiempo Parcial. Universidad de Granada
• D. Abelardo Genaro Moya. Investigador Principal. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos.
• D. Ignacio Mochón López, Investigador de Apoyo. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos.
• D. Santiago Bobo Ruiz, Investigador de Apoyo. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos.
1.2.4.2. Tesis Doctorales e Investigaciones Tuteladas
33
• D. Juan Carlos Hernández del Pozo, Investigador Principal. Doctor por el Departamento de Ingeniería Civil. Área de Ingeniería del
Terreno. E.T.S. de I.C.C.P. Universidad de Granada. Junio de 1999. “Análisis
Metodológico de la Cartografía Geotecnica Urbana Aplicada a la Ciudad de
Granada.”
• D. Francisco Lamas Fernández. Doctor por el Departamento de Ingeniería Civil. Área de Ingeniería del
Terreno. E.T.S. de I.C.C.P. Universidad de Granada. Diciembre de 2003.
“Influencia del Contenido de Carbonatos en las Características Resistentes de
Materiales Margosos Usados en la Construcción de Núcleos Impermeables de
Presas.”
• D. Fco. Javier Sierra Carrillo de Albornoz. Trabajo de Investigación Tutelada: “Análisis Comparativo entre la Guía
para el Proyecto y la Ejecución de Micropilotes en Obras de Carreteras y el
Método de Bustamante: Aplicación a Cimentaciones en la Provincia de Jaén.”
Tesis Doctoral (en fase de redacción): Análisis Comparativo de las
normativas española, francesa, italiana y estadounidense sobre micropilotes
inyectados: aplicación a la Red de Carreteras de Andalucía Oriental
1.2.4.3. Publicaciones AUTORES: J. C. HERNÁNDEZ DEL POZO; et. Al.
TÍTULO: “LOS CAUCES FLUVIALES OCULTOS Y SU INCIDENCIA
GEOTECNICA SOBRE LA EDIFICACIÓN. APLICACIÓN A LA CIUDAD DE
GRANADA, ESPAÑA.
REVISTA/ LIBRO: Revista, Natural Hazards and Earth System Sciences, 5,
911–923, 2005.
AUTORES: J. C. HERNÁNDEZ DEL POZO; et. Al.
34
TÍTULO: “Ingeniería del Terreno, Ingeoter 7, capitulo 17: Micropilotes
Inyectados. Clasificación y Calculo”.
REVISTA/ LIBRO: Libro, I. S. B. N. 84 – 96140 – 19 – 9.
AUTORES: J. C. HERNÁNDEZ DEL POZO; et. Al.
TÍTULO: “Pantallas y Sistemas de Arriostramiento: Procedimientos de
ejecución y cálculo”.
REVISTA/ LIBRO: Libro, I. S. B. N. 84 – 699 – 8973 – 1.
AUTORES: J. C. HERNÁDEZ DEL POZO; et. Al.
TÍTULO: “Micropilotes Inyectados. Técnica y Calculo”.
REVISTA/ LIBRO: Libro, I. S. B. N. 84 – 688 – 1253 – 6.
AUTORES: J. C. HERNÁDEZ DEL POZO; et. al
TÍTULO: “Cimentaciones Profundas. Procedimiento de Ejecución y
Cimentaciones Profundas. Procedimiento de Ejecución y Cálculo”
REVISTA/ LIBRO: Libro, I. S. B. N. 84 – 699 – 17079 – 8.
AUTORES: J. C. HERNÁNDEZ DEL POZO; et. al . TÍTULO: “Problemas Resueltos de Cimentaciones Profundas”.
REVISTA/ LIBRO: Libro, I. S. B. N. 84 – 688 – 4805 – 0.
AUTORES: J. C. HERNÁNDEZ DEL POZO; et. al . TÍTULO: “Análisis de Estabilidad de Taludes y desplazamientos en Suelos”.
REVISTA/ LIBRO: Libro, I. S. B. N. 84 – 688 – 9466 – 4.
AUTORES: F. LAMAS, C. et. al.
TÍTULO: “Engineering Geological Characterization of Neogene’s Marls in the
South Eastern Granada Basin, Spain”.
REVISTA/ LIBRO: Revista, Engineering Geology. Engineering Geology. 1998.
AUTORES: F. LAMAS, C. et. al.
TÍTULO: “The Residual Shear Strength of Neogene’s Marly Soils in the
35
Granada and Guadix Basins, South Eastern Spain.”
REVISTA/ LIBRO: Bulletin Engineering Geology Environment. 1999.
AUTORES: J. C. HERNÁNDEZ DEL POZO, et. Al.
TÍTULO: ‘ESTABILIZACIÓN DE UNA LADERA EN ESQUISTOS ALTERADOS
Y PANTALLAS DE PILOTES Y DRENAJE’
REVISTA/ LIBRO: Revista, Sociedad de Mecánica del Suelo Española. 1985.
1.2.4.4. Comunicaciones y Ponencias presentadas a Congresos Nombre del Congreso: I CONGRESO INTERNACIONAL HISPANO-
PORTUGUÉS Y IV SIMPOSIO ESPAÑOL: “CARRETERAS Y MEDIO
AMBIENTE”
Carácter: Internacional
Autor: J. C. HERNÁNDEZ DEL POZO, et. Al. Título de la Ponencia: “Diques Alpujarra. Aplicación de la corrección de
deslizamientos en la red secundaria de Jaén.” Lugar: Torremolinos, Málaga (España). Fecha: Junio 1998. Organiza: Asociación Técnica de Carreteras.
Nombre del Congreso: CONGRESO INTERNACIONAL: “USO EFICIENTE
DEL AGUA”
Carácter: Internacional
Autor: J. C. HERNÁNDEZ DEL POZO, et. Al. Título de la Ponencia: “Uso recreativo del Agua: Innivación Artificial. Sistema
de Drenaje, Contención de Terraplenes y Estabilidad de Taludes” Fecha: Abril de 2000 Lugar: Mendoza (Argentina) Organiza:
Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Cuyo
Departamento General de Irrigación del Gobierno de Mendoza
36
Nombre del Congreso: SEMINARIO-TALLER INTERNACIONAL: “LAS
APLICACIONES DE LA TECNOLOGÍA ESPACIAL EN LA GESTIÓN DE
DESASTRES”
Carácter: Internacional
Autor: J. C. HERNÁNDEZ DEL POZO, et. Al. Título de la Ponencia:
“Propuesta Metodológica mediante SIG para la prevención de Riesgos
Geotécnicos y Sísmicos en Infraestructuras Viarias.” Fecha: Noviembre de 2000 Lugar: La Serena (Chile) Organiza:
Naciones Unidas
Ministerio de Relaciones Exteriores del Gobierno de Chile
Universidad de La Serena
Intendencia de la IV Región de Coquimbo
Agencia Espacial Europea (ESA)
Centro de Estudios Aeronáuticos y del Espacio (CEADE)
Feria Internacional del Aire y del Espacio (FIDAE)
Nota: D. Juan Carlos Hernández del Pozo es conferenciante en el Congreso
por invitación del Ministerio de Relaciones exteriores de la República de Chile
Nombre del Congreso: CONGRESS INTERNATIONAL. ENVIRONNEMENT:
ETUDES D’IMPACTS ET DEVELOPMENT HUMAIN DURABLE.
Carácter: Internacional.
Autor: F. LAMAS, et. Al.
Título de las Ponencias: “Etude De L’impact Des Pluies Enregistrées Entre
Novembre 1996 Et Mars 1997 Sur L’instabilité Des Versants Du Réseau
Routier Dans Le Secteur Sudoriental De L’Andalousie.”
Fecha: Abril 1999. Lugar: SETTAT, ROYAUME DU MAROC.
Organiza:
37
Nombre del Congreso: I CONGRESO ANDALUZ DE CARRETERAS:
“CONSTRUCCIÓN DE CARRETERAS EN CLIMAS SEMIÁRIDOS”
Carácter: Nacional.
Autor: J. C. HERNÁNDEZ DEL POZO, et. Al. Título de las Ponencias:
“Deslizamiento de Jabalquinto (Jaén).”
“Caracterización de un Deslizamiento en la GR-130. (Granada).”
“Deslizamiento Semiprofundo en la A-339. Serón-Las Menas (Almería).”
Lugar: Granada (España). Fecha: Febrero 1998.
Organiza: Asociación Española de la Carretera.
Nombre del Congreso: II CONGRESO ANDALUZ DE CARRETERAS:
“CARRETERAS Y CIUDADANOS. EL DERECHO A LA MOVILIDAD”
Carácter: Nacional.
Autor: J. C. HERNÁNDEZ DEL POZO, et. Al. Título de las Ponencias:
“Cimentación y mejora de terrenos mediante sistema de micropilotaje.”
“Correlación ‘Índice CBR’ en margas yesíferas y ‘SPT’ sobre sondeos
realizados a posteriori en terraplén de prueba.”
Fecha: Febrero de 2000 Lugar: Cádiz (España).
Organiza: Asociación Española de la Carretera. Nombre del Congreso: “V SIMPOSIO NACIONAL SOBRE TALUDES Y
LADERAS INESTABLES”
Carácter: Nacional.
Autor: J. C. HERNÁNDEZ DEL POZO, et. Al. Título de las Ponencias:
“Parámetros de Resistencia en Calcarenitas Bioclásticas: Análisis
comparativo entre Datos de Campo (Taludes existentes) y Ensayos de
Laboratorio.”
38
“Movimientos de Ladera en la Alpujarra Granadina: Los Parámetros de
Resistencia al Corte de pico y residuales.”
“Análisis Comparativo de Estabilidad de Taludes en Rocas Blandas.”
Fecha: Noviembre 2001. Lugar: Madrid (España).
Organiza: Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX),
Ministerio de Fomento
Universidad Politécnica de Cataluña.
Universidad Politécnica de Madrid.
Nombre del Congreso: “V SIMPOSIO SOBRE EL AGUA EN ANDALUCÍA”
Carácter: Nacional.
Autor: J. C. HERNÁNDEZ DEL POZO, et. Al. Título de las Ponencias:
“Aplicación a la Prognosis de Inestabilidades en los Taludes de
Desmonte en la Alpujarra Granadino-Almeriense.” Fecha: Septiembre 2001. Lugar: Almería (España)
Organiza: Grupo de Investigación ‘Recursos Hídricos y Geología Ambiental’.
Universidad de Almería.
Club del Agua Subterránea.
Nombre del Congreso: IV CONGRESO NACIONAL DE TALUDES Y
LADERAS INESTABLES.
Carácter: Nacional.
Autor: F. LAMAS, et. Al. Título de las Ponencias: “Importancia de las lluvias medidas entre noviembre
de 1996 y marzo de 1997 en la generación de movimientos de ladera en
Andalucía Suroriental.”
Fecha: Noviembre 1997. Lugar: Granada, España,
39
Organiza:
Nombre del Congreso: I CONGRESO ANDALUZ DE CARRETERAS.
Carácter: Nacional.
Autor: F. LAMAS, et. Al. Título de las Ponencias: “Previsión de zonas inestables en las Cordilleras
Béticas: Factores determinantes y activadores, inventario de movimientos y
análisis.”
Fecha: Junio 1999. Lugar: Sevilla, España.
Organiza: Asociación Española de la Carretera.
1.2.4.5. Proyectos de Investigación subvencionados Proyectos de investigación subvencionados realizados, por D. Juan
Carlos Hernández del Pozo.
Programa: Contrato de Investigación con la Dirección General de Carreteras
de la Consejería de Obras Públicas y Transportes (Junta de Andalucía).
Nombre del Contrato: “TRABAJOS DE CONSULTORÍA GEOTÉCNICA PARA
EL ESTUDIO DE PUNTOS DE ESPECIAL INCIDENCIA DE DAÑOS EN LA
RED DE CARRETERAS DE ANDALUCÍA. PROVINCIAS DE GRANADA Y
JAÉN ESTE”.
Entidad Financiadora: Geotécnica del Sur, S.A.
Puesto: Director.
Fecha: 1997/1998.
Importe del Contrato: 54.995.452 pts (I.V.A. incluido).
Programa: Contrato de Investigación con la Fundación Empresa-Universidad. Nombre del Contrato: “LOS MATERIALES ALPUJÁRRIDES: LA
INFORMACIÓN BÁSICA Y LA SÍNTESIS GEOTÉCNICA-AMBIENTAL”.
Entidad Financiadora: Geotécnica del Sur, S.A.
Código del Contrato: F1529.
40
Puesto: Investigador Principal.
Fecha: desde 01/11/99 hasta 31/10/01.
Importe del Contrato: 1.200.000 ptas.
Programa: Contrato de Investigación con la Fundación Empresa-Universidad. Nombre del Contrato: “INVESTIGACIÓN SOBRE EL SISTEMA DE
MICROPILOTES INYECTADOS: APLICACIÓN EN LAS MARGAS DE JAÉN”.
Entidad Financiadora: Hogarsur, S.A. Código del Contrato: F1548.
Puesto: Investigador Principal.
Fecha: desde 01/12/99 hasta 31/08/01.
Importe del Contrato: 2.500.000 ptas.
Programa: Contrato de Investigación con la Fundación Empresa-Universidad. Nombre del Contrato: “LAS MARGAS YESÍFERAS EN ANDALUCÍA
ORIENTAL”.
Entidad Financiadora: Geotécnica del Sur, S.A.
Código del Contrato: F1571.
Puesto: Investigador Principal.
Fecha: desde 01/12/99 hasta 30/11/01.
Importe del Contrato: 1.200.000 ptas.
Programa: Contrato de Investigación con la Fundación Empresa-Universidad. Nombre del Contrato: “METODOLOGÍA Y APLICACIÓN DE LA
ELABORACIÓN DE CATÁLOGOS DE INCIDENCIAS GEOTÉCNICAS E
INFRAESTRUCTURAS”.
Entidad Financiadora: Geotécnica del Sur, S.A. Código del Contrato: F1931.
Puesto: Investigador Principal.
Fecha: desde 01/07/01 hasta 30/06/02 .
Importe del Contrato: 9.015’18 €.
Programa: Contrato de Investigación con la Fundación Empresa-Universidad.
41
Nombre del Contrato: “ANÁLISIS COMPARATIVO DEL CÁLCULO DE
CIMENTACIONES INYECTADAS EN MARGAS TRIÁSICAS Y EN LIMOS
ALUVIALES”.
Entidad Financiadora: Sacyr S.A. – Azvi S.A, U.T.E. Pozo Alcón. Código del Contrato: F1985.
Puesto: Investigador Principal.
Fecha: desde 01/10/01 hasta 30/09/02 .
Importe del Contrato: 6.010’12 €.
Programa: Contrato de Investigación con la Fundación Empresa-Universidad. Nombre del Contrato: “FACTORES DE RIESGO EN LA RED VIARIA DE LA
PROVINCIA DE JAÉN”.
Entidad Financiadora: Probisa Tecnología y Construcción, S.A. Código del Contrato: F2107.
Puesto: Investigador Principal.
Fecha: desde 01/07/02 hasta 30/04/03.
Importe del Contrato: 6.000,00 €.
Programa: Contrato de Investigación con la Fundación Empresa-Universidad. Nombre del Contrato: “INVENTARIO DE INCIDENCIAS GEOTÉCNICAS EN
LA A-92 (PROVINCIA DE GRANADA)”.
Entidad Financiadora: Probisa Tecnología y Construcción, S.A. Código del Contrato: F2108.
Puesto: Investigador Principal.
Fecha: desde 01/07/02 hasta 30/04/03.
Importe del Contrato: 6.000,00 €.
Programa: Contrato de Investigación con la Fundación Empresa-Universidad. Nombre del Contrato: “CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES DE LA
VARIANTE DE LANJARÓN (A-348) Y DIRECCIÓN DE OBRA”.
Entidad Financiadora: Geotécnica del Sur, S.A. Código del Contrato: F2109.
Puesto: Investigador Principal.
Fecha: desde 01/07/02 hasta 30/04/03.
42
Importe del Contrato: 6.818,18 €.
Proyectos de investigación subvencionados, realizados por D. Francisco
Lamas Fernández
Nombre del Contrato: “DESLIZAMIENTOS DE LADERA Y TECTÓNICA
ACTIVA EN LA CUENCA DEL RÍO GUADALFEO: VULNERABILIDAD Y
RIESGOS DERIVADOS”.
Entidad Financiadora: Plan Nacional de I+D+I (Ministerio de Ciencia y
Tecnología).
Fecha: 2002-2005.
Puesto: Investigador colaborador.
Código del Contrato: REN-2002-03366.
Proyectos de investigación subvencionados, realizados por D. Rachid
Akchouch
Programa: Contrato de Investigación con la Fundación Empresa-Universidad. Nombre del Contrato: “INVENTARIO DE INCIDENCIAS GEOTÉCNICAS EN
LA A-92 (PROVINCIA DE GRANADA)”.
Entidad Financiadora: Probisa Tecnología y Construcción, S.A. Código del Contrato: F2108.
Puesto: Becario.
Fecha: desde 01/07/02 hasta 30/04/03.
Importe del Contrato: 6.000,00 €.
Programa: Contrato de Investigación con la Fundación Empresa-Universidad. Nombre del Contrato: “ANÁLISIS COMPARATIVO DEL CÁLCULO DE
CIMENTACIONES INYECTADAS EN MARGAS TRIÁSICAS Y EN LIMOS
ALUVIALES”.
Entidad Financiadora: Sacyr S.A. – Azvi S.A, U.T.E. Pozo Alcón. Código del Contrato: F1985.
Puesto: Becario.
Fecha: desde 01/10/01 hasta 30/09/02.
43
1.3. CONTENIDO DEL PROYECTO Y METODOLOGÍA
El procedimiento que se seguirá para alcanzar los objetivos de este
Proyecto de I+D+I consiste en:
A) Describir las variables que se enumeran a continuación según las normativas española, francesa, italiana y estadounidense sobre cálculo de micropilotes:
1. Columna estratigráfica.
2. Materiales de construcción.
3. Tipos de inyección.
4. Presión de inyección.
5. Volumen de inyección.
6. Caudal de inyección.
7. Acciones.
8. Estados límites últimos. Fallo de capacidad de soporte del terreno.
Hundimiento.
9. Estados límites últimos. Fallo de capacidad de soporte del terreno.
Arranque.
10. Estados límites últimos. Fallo estructural a compresión.
11. Estados límites últimos. Fallo estructural a tracción.
12. Estados límites últimos. Fallo estructural a flexión.
13. Estados límites últimos. Fallo estructural a cortante.
Al final de cada apartado se realiza un cuadro resumen comparativo:
Cuadro resumen nº
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NORMATIVAS
VARIABLE ESPAÑA FRANCIA ITALIA EE.UU.
VARIABLE Nº
Resumen de la
descripción de lo
expresado por la
normativa española
para la variable nº
Resumen de la
descripción de lo
expresado por la
normativa francesa
para la variable nº
Resumen de la
descripción de lo
expresado por la
normativa italiana
para la variable nº
Resumen de la
descripción de lo
expresado por la
normativa
estadounidense para
la variable nº
La elección de estas variables se justifica de la siguiente forma:
• La columna estratigráfica y los materiales de construcción constituyen el
soporte físico de la estructura a la que el micropilote sirve de
cimentación; los esfuerzos se transmiten de la estructura a la viga de
encepado de los micropilotes, de ésta a la armadura tubular de acero, de
dicho tubo a la lechada o mortero, y finalmente de éste último al terreno
colindante.
• Los tipos de de inyección, que en su mayor parte vienen definidos por la
presión, el volumen y el caudal de inyección, implican distintos
procedimientos de ejecución, los cuales influyen en el cálculo.
• Las acciones son toda causa capaz de originar una solicitación o efecto
en la estructura o sus elementos (Instrucción sobre las Acciones a
considerar en el Proyecto de Puentes de Carreteras IAP, 1998)
• Los estados límites últimos engloban todos aquellos estados que
producen una puesta fuera de servicio de la estructura, por colapso o
rotura de la misma o de una parte de ella (Instrucción de Hormigón
Estructural EHE, 1999).
B) Establecer las analogías y diferencias entre ambos métodos de cálculo según esas variables, tanto cualitativa como cuantitativamente.
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Para ello, se agrupan en cuatro categorías (según se han relacionado en
el apartado anterior):
1. Materiales: variables 1 y 2.
2. Tipos de inyección: variables 3, 4, 5 y 6.
3. Acciones: variable 7.
4. Estados límites últimos: variables 8, 9, 10, 11, 12 y 13.
C) Predefinición de comarcas geotécnicas.
Con la bibliografía existente y la experiencia del equipo de trabajo
propuesto, se podrían considerar inicialmente las siguientes comarcas
geotécnicas, las cuales a priori responden a un marco territorial con las mismas
características para el cálculo de micropilotes:
1. Comarca Alpujárride:
1.1. Derrubios.
1.2. Launas.
1.3. Esquistos.
2. Depresión de Granada (limos, arcillas, arenas y gravas): estos
materiales se pueden considerar como una única comarca.
3. Margas de Jaén:
3.1. Margas crema.
3.1. Margas de base.
3.1. Derrubios.
4. Margas Azules (Comarca de Condado en la provincia de Jaén): estas
son las margas del Guadalquivir.
5. Limos de tipo sedimentario almeriense.
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Un vez se realice la campaña de ensayos que se propone a continuación
y se cotejen los resultados, se obtendrán las comarcas geotécnicas definitivas
para el cálculo de micropilotes en Andalucía Oriental, que se plasmará en un
mapa.
D) Realización de una campaña de ensayos.
Estudiaremos la resistencia característica por fuste mediante pruebas de
carga “in situ” a tracción y a compresión. En cada comarca se realizarán tres
ensayos a tracción y otros tres a compresión (a 5, 10 y 15 m de profundidad
respectivamente) con micropilotes IU e IRS de 1 m de longitud. Por tanto, en
total se realizarán 12 pruebas de carga por cada comarca geotécnica
predefinida. De esta forma, también obtendremos datos para comprobar la
influencia de la profundidad.
Se realizarán correlaciones de los valores obtenidos con los valores del
penetrómetro Borro para cada tipo de terreno (tres penetrómetros para cada
comarca), obteniendo finalmente un ábaco para cada comarca geotécnica que
relacionará la resistencia característica por fuste con el valor del penetrómetro
Borro.
Por otro lado, se realizarán ensayos mecánicos y químicos para
comparar las características entre las armaduras tubulares nuevas y las
armaduras tubulares procedentes de sondeos o campañas petrolíferas,
estableciendo una relación calidad/precio entre ambas.
También se realizarán ensayos de control del mortero o lechada de
cemento.
E) Elaboración de una propuesta de método de cálculo de micropilotes en Andalucía Oriental.
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Habiendo analizado las normativas española, francesa, italiana y
estadounidense y procesado los resultados de la campaña de ensayos de
campo, estaremos en disposición de formalizar un método de cálculo de
micropilotes para el ámbito territorial de Andalucía Oriental.
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1.4. PROGRAMA DE TRABAJOS
En este apartado se van a definir los hitos que constituyen el programa
de trabajos. A él se llega tras el análisis de todos los aspectos que se han ido
describiendo en anteriores apartados y, en particular, en el correspondiente al
contenido del proyecto y metodología.
1) Describir las variables fundamentales incluidas en las normativas española, francesa, italiana y estadounidense sobre cálculo de micropilotes.
Obtención de la documentación actualizada y comparación entre las
normativas.
01/11/2007 a 30/03/2008.
2) Establecer las analogías y diferencias entre ambos métodos de cálculo, tanto cualitativa como cuantitativamente.
Análisis comparativo entre las cuatro normativas
01/04/2008 a 31/08/2008.
3) Predefinición de comarcas geotécnicas.
Estudio de la bibliografía existente para aproximarnos lo máximo posible
a los previsibles resultados que nos definirán las comarcas geotécnicas.
01/09/2008 a 31/12/2008.
4) Realización de una campaña de ensayos.
Elección de los emplazamientos y ejecución de los ensayos descritos en
la metodología: 108 micropilotes, 27 penetrómetro Borro, 12 controles de
mortero y 12 controles de acero.
01/01/2009 a 31/09/2009
50
51
5) Elaboración de una propuesta de método de cálculo de micropilotes en Andalucía Oriental.
5.1) Análisis de los resultados: 01/10/2009 a 31/05/2010
5.2) Redacción del Informe Final: 01/06/2010 a 30/10/2010
AÑO 2007 AÑO 2008 AÑO 2009 AÑO 2010 Id O N D E F M A M J J F A A J JA S O N D E M A M J J S O N D E F M M A S O N D
1
2
3
4
5.1
5.2
52
2. MEMORIA ECONÓMICA
A continuación se realiza un desglose para justificar el presupuesto del
proyecto incluido en el Convenio.
Hipótesis para el cálculo del presupuesto:
1. Duración: 3 años.
2. Número de comarcas geotécnicas: 9.
3. Número de micropilotes: 12 de 1 m de longitud por comarca geotécnica.
4. Pruebas de carga: 1 por micropilote.
5. Número de Penetrómetro Borro: 3 por comarca geotécnica.
6. Propiedades mecánicas del mortero: 1 por micropilote.
7. Propiedades mecánicas del acero: 1 por micropilote.
8. Propiedades químicas del mortero: 1 por micropilote.
9. Propiedades químicas del acero: 1 por micropilote.
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Aportación económica de G.I.A.S.A. a la Universidad de Granada.
1. Personal auxiliar de apoyo al proyecto ...................................... 5.000 €
2. Viajes y Dietas ........................................................................... 2.000 €
Presupuesto parcial ....................................................................... 7.000 €
I.V.A. (16%) ................................................................................... 1.120 €
TOTAL........................................................................................... 8.120 €
Aportación de G.I.A.S.A. para la realización de ensayos de campo y
de laboratorio.
1. Ejecución de micropilotes .........................................................37.800 €
2. Pruebas de carga a tracción y a compresión............................10.800 €
3. Penetrómetro Borro ................................................................... 6.300 €
4. Propiedades mecánicas de los materiales de construcción....... 2.400 €
5. Propiedades químicas de los materiales de construcción ......... 2.000 €
Presupuesto parcial ......................................................................59.300 €
I.V.A. (16%) ................................................................................... 9.488 €
TOTAL..........................................................................................68.788 €
Contraprestación de la Universidad de Granada.
1. Equipo redactor: 1.060,00 horas x 50 €/h ...................53.000 €
2. Equipo colaborador 478,16 horas x 50 €/h ...................23.908 €
TOTAL..........................................................................................76.908 €
IMPORTE TOTAL DE LA ACTUACIÓN ................... 153.816 €
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