Subpresión en losa de cimentación

#1
Subpresión en losa de cimentación. Del antiguo foro (24/03/2003 a 13/10/2005):

@Gaviones:

"Hola amigos.
Tengo que calcular una losa de cimentación para un edificio en el que sale nivel freático a nivel de desplante de la losa y no me acuerdo muy bien cómo debo tener en cuenta el efecto del agua.
El terreno, según el geotécnico es de 1 kg/cm² y módulo de balasto k = 0,6 kg/cm³.
¿Debo tener en cuenta las tensiones efectivas del terreno, descontando el efecto del agua, es decir, considerar 0,9 kg/cm²?
¿Debo considerar la losa cargada por abajo 10 t/m² (sentido vertical antigraviataorio) y solo tener en cuenta las cargas permanentes, para ver el armado que sale?
Creo que va por ahí la cosa, pero si me ayudáis os lo agradezco mucho.
Gracias."


@elquique:

"En mi opinión deberías considerar una fuerza antigravitatoria, pero calcularla como una sobrecarga, pues el agua no tiene por qué estar siempre ahí.
Supongo que es tontería decirlo, pero habrás previsto un pozo de captación o algo así para que no tengas que ver nunca si la losa aguanta la subpresión o no, ¿verdad?"


@Jd.Estructuras:

"Estimado forero, me parece que debes de hacer dos comprobaciones por separado:
1. Calcular la cimentación con el modulo de balasto del geotécnico, calcular su armado y verificar que no se supera la tensión admisible que debe de haberse obtenido con la influencia negativa del freático alto.
2. Comprobar que el edificio no flota. Es decir, que la tensión media que transmite el edificio no es inferior a la presión resultante por el empuje del agua, un número fácil según Arquímedes.
Otra cosa serán los quebraderos de cabeza durante la ejecución. Atención a los sistemas de bombeo, durante la ejecución y posiblemente permanente para el edificio.
Nota: Lo de la carga antigravitatoria parece ciencia ficción.
Saludos."


@Pablo8000:

"Una pregunta. ¿Cómo haces ese número gordo para ver si flota? Supongo que habrá que estimar más o menos el peso del edificio (muy fácil), ver el agua desalojada según Arquímedes, ¿pero con qué comparas eso para saber si flota o no? Saludos a todos."


@Gaviones:

"¡Hola!
Tengo claro el tema de la flotabilidad, pues ya lo había aplicado al cálculo de algunos depósitos. Hay que comparar el peso del edificio (solo las concargas) con el peso del agua que existe por encima del plano de cimentación. De esa relación se desprende el coeficiente de seguridad frente a flotabilidad.
No tengo muy claro el asunto que comentáis, referido a que calcule la losa y compare con la tensión corregida del terreno. ¿Influye para ello la cota del nivel freático? ¿Si el terreno me da 1 kg/cm² y tengo 1 metro de agua, limito a 0,9 kg/cm²? ¿Y si tengo 0,5 metros de agua?
Lo de la ejecución ya es otro cantar...
¡Saludos y muchísimas gracias!"


@Jd.Estructuras:

"La resistencia del terreno, o mejor dicho, la tensión admisible entendida como un límite que no debe de sobrepasarse al dimensionar un elemento de cimentación, depende de la existencia de nivel freático, fundamentalmente penalizándola, pero este tema debe de haber sido recogido en el correspondiente estudio geotécnico. En todo caso, espero que entre en el foro alguien entendido en el tema de las tensiones admisibles y profundice sobre el tema, por ejemplo, @frankie.
Saludos."


@frankie:


"Buenas @Jd.Estructuras.
igual que a ti, no me cabe la menor duda de que quien haya recomendado la tensión de trabajo para el terreno, ha tenido en cuenta el nivel freático... si no es así, sería el primer caso con el que me encontrara.
Por otro lado, hablar de "tensión admisible" en una losa no deja de ser una entelequia.
Me explico...
Encima de una losa, carga lo que carga, y las dimensiones de una losa son las que son (vamos, que ahí hay poca tela que cortar, a no ser que tengamos la posibilidad de darle un sobrevuelo a la losa, cosa poco habitual).
Por las dimensiones de una losa, muy pocas probabilidades hay de que tengamos problemas de coeficiente de seguridad en el estado límite último de la cimentación (a no ser que hablemos de edificios singulares, muy esbeltos, con cargas muy grandotas...).
Para un caso normalillo, con lo único con lo que hay que jugar en una losa es con el asiento... si para la carga del edificio y la superficie de la losa tenemos una previsión de asientos X y esta nos es suficientemente favorable, pues todos contentos.
Pasa a veces que el que calcula el asiento toma un valor máximo tolerable (sin que el estructurista se pronuncie), y a partir de ese valor se recomienda un valor máximo... no obstante, yo creo que para casos que van al límite, mejor es hacer una estimación coordinada del asiento que realmente puede tolerar la estructura con el responsable del proyecto de la misma.
Otra cosa es lo del coeficiente de balasto...
La profundidad de influencia de una losa es tal (más o menos equivalente a su ancho) que difícilmente afecta a una zona homogénea de terreno... así pues, en el asiento participan normalmente diferentes materiales (diferentes "capas", vamos a decir).
Siendo más o menos estrictos (en lo que se puede) con el método de Winkler, me gustaría saber si hay manera de establecer un modelo multicapa de coeficientes de balasto... yo de momento no lo he visto.
Así pues, para estimar de forma coherente el asiento de una losa hay que ir a un modelo multicapa, con cálculo edométrico o elástico, según el suelo que tengamos.
Y, si finalmente hay que ir por narices a dimensionar el armado mediante los muellecitos de Winkler, la forma que (pienso yo) es realista para adoptar un coeficiente de balasto del terreno en toda la profundidad de influencia de la losa es mediante un cálculo retrospectivo de K partiendo del valor del asiento al que se ha llegado mediante un análisis multicapa del terreno.
¡Ah!, por cierto, que no se me olvide, los famosos coeficientes de balasto que salen en la famosa tabla del tomo 3 del Jiménez Salas están sacados de la aplicación del método de Winker a cimentaciones semiprofundas (curiosamente, coinciden con los que salen en el capítulo de pozos de cimentación), y acostumbran a doblar los valores que salen del cálculo de K a partir del asiento (por ejemplo) en un medio elástico y homogéneo... curioso, ¿no?
Curioso esto de las losas... se dimensionan para asientos de 5 cm y al final no asientan nunca... ¿por qué será?
f."


@Pablo8000:

"Pues si que que curioso, @frankie. A mí me da que se conoce tan poco de este tema que se hace lo que se ha hecho toda la vida que no falla.
Y si te sales (como con las losas) pues te penaliza. Lo que no es de recibo es que los mismos que cobran por darte un módulo de balasto (entre otras cosas) a veces no te digan como extrapolar ese valor a la losa/losas que tengas. Es decir, algo así como "yo estoy obligado a darte esto y cobro por ello, pero no me pidas más que eso no lo cobro", cuando en verdad deberían estar agradecidos porque les has dado trabajo.
Cómo odio ser cumplidor... Adivinad de qué peli es...
Saludos a todos."


@frankie:

"¿A quién te refieres?
f."


@Pablo8000:

"Pues a mí me han dado geotécnicos en los que no estaba el módulo de balasto e insistiendo que me lo han dado.
Y otros en los que te lo dan directamente para la placa de 30 por 30 pero no para la losa prevista. Y a veces, para esa losa no me han querido calcular el módulo con su valor para placa de 30x30 centímetros. Y yo he tenido que calcularlo con mis manitas (es uno de mis grandes campos de batalla, pues no di nada de Geotecnia en la carrera).
También he de decir que en otros sí me lo han facilitado, pero nunca en el informe geotécnico propiamente dicho.
Saludos a todos."


@Jd.Estructuras:

"Quiero añadir algo a lo del módulo de balasto.
En realidad, para dimensionar la armadura de una losa de cimentación, estados límites últimos, y en virtud de la capacidad de redistribución plástica de este elemento estructural, donde siempre se agota a flexión el acero (dominios 2-3), es lícito decir que el dimensionado de una armado se puede hacer con "casi" cualquier módulo de balasto y estará bien dimensionada.
Otra cosa más, no es que lo diga yo sino incluso De Miguel.
Otra cosa es que se pretenda calcular con cierta precisión los asientos reales bajo un cimiento donde sí se tiene que jugar con los rigideces de estructura, losa y suelo. Pero si es para dimensionar según EHE, entrar con precisión en este valor no aporta muchos beneficios y menos en edificaciones normales.
Espero a los retractores, pues entiendo que es un tema a desarrollar.
Saludos."


@Pablo8000:

"Totalmente de acuerdo. Yo me refería para estudiar asientos.
Saludos a todos."


@wyli:

"Aunque la conversación se ha desviado hacia el módulo de balasto, sobre el tema de las losas de subpresión hay que tener en cuenta que la estructura, y sobre todo la losa, trabajará para dos situaciones:
- Para el caso en que se está ejecutando la obra, en este caso el agua no empuja debido a que habrá bombas que la estén extrayendo para poder trabajar.
- Para el caso en que el agua por fin llega hasta la cota de la losa atravesando todas las capas y empieza a empujarla hacia arriba.
Vamos, que habría que tener en cuenta esos dos estados de trabajo para dimensionar la losa, porque no sabemos el tiempo que tardará el agua en llegar hasta la cota de la losa.
Así es como lo hemos hecho en un par de casos en que teníamos agua, en uno de ellos teníamos una columna de agua de 10 m y hemos tenido que pilotar todos los pilares de un parking. Espero que os sirva de algo.
Saludos a todos."


@frankie:

"Si 10 m agua = 10 t/m² subpresión --> para toda zapata cargando en el terreno Qw > 10 t/m² = subpresión compensada.
¿Por qué pilotar?
¿Qad terreno < 10 t/m²?
f."


@Jd.Estructuras:

"Apoyo lo de @frankie."


@wyli:

"Más que pilotes circulares, lo que vamos a ejecutar son barretas rectangulares, pantallas de 3,00x0,60 m que irán bajo los pilares y en otras zonas sin pilares.
El tener que poner estas barretas es por dos motivos en realidad.
Primero en el caso en que la obra se esté ejecutando el peso transmitido del parking (como os dije, es el caso en particular...) es mayor que la tensión admisible del terreno en ese estrato (-15 m), si efectivamente el suelo es una mierda, es lo que tenemos en esta zona y tenemos que convivir con ello. Así que durante la ejecución de la obra si no pusiéramos esas barretas se producirían unos asientos inaceptables, y esas barretas trabajarán a compresión.
El segundo problema es que el agua está a la cota -4,50 m, con lo que tenemos una columna de agua de 10,5 m, que literalmente levanta el parking, ya que el día que el agua vuelva a su sitio (puede tardar 1 mes, dos meses o 10 años, no podemos saberlo con precisión exacta...) empujará hacia arriba con una fuerza que el peso propio del parking no podrá compensar y las barretas en este caso trabajarán en sentido contrario, trabajando a tracción.
Lo que está claro es que la losa saldrá bastante menor y menos armada que si fuera una losa solo de subpresión.
Ahí estamos, peleándonos con el agua. Saludos."


@frankie:

"Estimado @wyli.

Rebajando 15 m (cuatro o cinco plantas sótano... upsssss... una obra bonita, sí señor) tienes una descarga de (a copón) 300 KPa, o sea, que hasta los 300 KPa el terreno trabaja en rama de recompresión.
¿Realmente es tan malo? Teniendo en cuenta que el módulo de deformación de un terreno en rama de recompresión anda de cuatro a diez veces el módulo de deformación en rama noval... y con semejante descarga... ¿no entran ahí unas zapatas que, compensando los 100 KPa de subpresión, puedan darte un asiento aceptable? y eso suponiendo que el peso propio de la estructura no dé para una losa de subpresión, claro.
¿Puede ser que la valoración del terreno se haya hecho solo a partir de los SPT de siempre? Si es así, entonces se entiende... el SPT (en el mejor de los casos) te da un módulo de deformación (correlacionado) de carga noval (o más desfavorable, si cabe, según el terreno).
Vamos, digo yo.
f."


@wyli:

"Estimado @frankie, tengo claro que tus conocimientos de geotecnia andan muy, pero que muy por encima de los míos, y me gustaría tener delante el estudio geotécnico para darte los valores que nos dieron del suelo y poder ver contigo las características de los cortes. Puede que como dices la clave esté en el SPT de siempre, no puedo decírtelo ahora mismo.
Cada vez que dices zapatas me lías, no sé, en este caso del que estamos hablando, con 10 metros de agua la palabra zapata no me entra por ningún lado, pero a lo mejor te refieres a alguna otra cosa o es una forma de llamar al elemento de cimentación, no sé.
Aún en el caso en que a 15 metros veamos que sí nos entra una losa y que las deformaciones son aceptables, nos sigue quedando el pequeño inconveniente de que cuando se termine la obra, los pozos paren de trabajar y el agua retome su cota, el agua levantará literalmente el parking, y ahí "no hay tu tía", vamos que eso no puede obviarse.
Estuvimos viendo la forma de darle mayor peso propio con la losa de subpresión y cuando llegamos a los 2 metros de canto vimos que como que no, pues la planta es de 10.000 metros cuadrados e imagínate $$$, por eso se buscó la solución de "anclar" la losa de subpresión, esto ya se ha hecho por aquí otras veces, dando muy buenos resultados.
Supongo que los dos llevamos razón, tú te centras más en por qué pilotes y yo más en la solución global.
Saludos."


@frankie:

"Estimado @wyli.
Hay cosas, como esta, que hablarlas en un foro, sin el proyecto delante, es algo así como una entelequia... pero qué le vamos a hacer.
Desde luego, los pilotes de reacción son una solución efectiva... no lo niego.
Ahora bien, el precio de un pilotaje de reacción para 10.000 m² edificados en planta... no creo que sea el chocolate del loro.
Cuando hablo de zapatas, quiero decir zapatas... El quid de la cuestión es que si en lugar de una losa pones zapatas, hay que asegurar un sistema de evacuación del agua, mediante bombeo.
La factibilidad de esta solución depende exclusivamente de la permeabilidad del suelo. Si me hablas de un suelo muy permeable, y con una subpresión de 10 m, estoy de acuerdo a que haya que ir a parar a la losa.
Ahora bien, si hablamos de un suelo semipermeable, pienso que una solución que no se puede desestimar es hacer un buen drenaje de fondo, unos pozos de recogida, y ala... agua para arriba.
Y sí, por supuesto, durante toda la vida útil del edificio.
Es una cuestión de filosofía... hay promotores que este sistema lo ven inaceptable (caso de que vayas a vender el edificio y no quieras responsabilidades a posteriori por problemas de gestión del mantenimiento).
Hay otros casos (conozco ciertos grandes almacenes, por ejemplo) en los que el promotor va a explotar el edificio hasta que este se venga abajo por pasivación del hierro... hace números de las soluciones que se le proponen, y dice que ya se cuidará él de que el sistema de bombeo no falle.
Cuestión de filosofía, claro."


@wyli:

"El tema del bombeo es una buena solución, pero efectivamente la propiedad va a explotar el parking durante 50 años y quiere evitarse cualquier mantenimiento extra, ya que en otro parking que tienen están bombeando continuamente y eso con el paso del tiempo lleva sus problemas, reparaciones, etc. y se lo quieren evitar.
He repasado el estudio geotécnico y llevabas razón, @frankie, a esa cota el terreno (unas gravas) da tensiones admisibles por encima de los 4 kg/cm². Aún así el tema de las barretas sigue siendo necesario para el caso en que se termine la obra y el agua diga aquí estoy..."


@carsanor:

"@wyli, veo que los dos sabéis de qué estáis hablando.
Permíteme la pregunta: ¿cómo impermeabilizas para 10 m de columna de agua? ¿Te dan garantía de que no va a entrar nunca agua?
Un saludo."


@wyli:

"Siento haber tardado, @carsanor, quería coger el detalle exacto del proyecto. Esta sección será lo que se coloque bajo la cimentación, en la unión de losa con los muros pantalla supongo que la lámina se doblará hacia abajo.
Aunque dicen que no va a entrar nada de agua, ni por la unión de la losa con el muro pantalla ni entre las juntas de muro pantalla, que esperemos que sea así, hemos contado con una recogida de agua perimetral en todas las plantas que irá a parar a unos pozos desde donde se bombeará.
Supongo que la estanqueidad al 100% no se consiga, pero esperemos que se acerque, ya veremos, para eso aún queda mucho tiempo.
Un saludo."


@carsanor:

"Muchas gracias, ya nos contarás cómo ha funcionado.
Un saludo."


@vercingetorix:

"Buenas tardes a todos.
Aunque este tema parece que lleva ya tiempo cerrado, no me resisto a contaros un hecho real sobre los efectos de la subpresión.
Se trataba de una obra con el nivel freático a 7 m y la cimentación estaba a 6 metros, pues había dos sótanos. Cosas de la vida, que cuando te das la vuelta, los señores encargados de hormigonar la losa, hormigonan todo lo que se les pone por delante, incluyendo los pozos de bombeo que había en obra. Pues bien, a los 7 días, pudimos medir en el centro de la losa de 90 cm de canto un abombamiento de unos 25 cm.
No os cuento como lo reparamos, eso es otra historia.
Saludos."


@wyli:

"Buena historia real, sí señor..."


@carsanor:

"Adelante con esa historia."


@EL_INUTIL_©:

"Pues la verdad, no estaría mal que nos contaras más detalles, porque parece un poco increíble que estando 1 m por encima del freático la subpresión haya levantado una losa de 90 cm de canto.
¿Cómo se produjo esa subpresión? ¿Se elevó de pronto el nivel freático? ¿Qué presión haría falta para deformar de ese modo la losa?
La verdad, por más que lo pienso como que no lo comprendo y he trabajado varias veces por debajo del nivel freático o en su límite."


@sisifo:

"¿Seguro que no vertisteis el hormigón con una irregularidad de 25 cm? En la cara superior es extraño verlas, pero a veces te dicen que el forjado tiene una flecha tremenda y lo que pasa es que ha cedido un puntal al hormigonar."


@vercingetorix:

"Perdón, me refería a una columna de agua de 7 m por encima de la cimentación."


@castelar:

"Bueno, ya tenemos un dato, subpresión = 7 t/m², menos le peso de la losa 0,90x2.4 = 2,16, nos queda una carga sobre la losa hormigonada de más o menos 4,8 t/m².
Ahora nos falta las dimensiones de la losa, ¿rectángulo de AxB?
Conocidas las dimensiones, se le aplica la carga y obtenemos el cálculo de desplazamientos, esfuerzos, flechas, etc. y veremos si los 90 cm son reales, constructivos, mezcla de ambos.
¡Pero cómo son tan bestias y cierran los pozos de bombeo!"
 
#2
Me integro a efectos de compartir una experiencia de piscina 20x15 m en suelo arcilloso con agua.
Bajo el fondo de la piscina hicimos huecos tipo pilote, pero los dejamos huecos y conectados entre sí con un sistema de ventilación hacia el exterior.
Estos huecos circulares compensaban la posible presión de la arcilla hacia arriba.
Funcionó, la piscina se hizo con paredes de elementos prefabricados que actuaron de encofrado y el piso (tapando los huecos) se armó con malla electrosolada que subía por las paredes y luego se proyectó hormigón en forma continua.
¿Alguien ha tenido una experiencia similar?
 
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