Docencia
El tema del uso de sobrecargas para acelerar la consolidación secundaria y, por tanto, disminuir su afección a una obra de carreteras, surgió con motivo de una Investigación que se inició en 2010 sobre los suelos muy compresibles y muy potentes del delta del río Fraser, en Vancouver (Canadá). En muchas carreteras de la zona se usaban extensas sobrecargas para conseguir disminuir y acelerar la consolidación secundaria de posteriores obras que se ponían en servicio admitiendo la necesidad de un mantenimiento periódico de su rasante. Eran llamativas secciones con sobrecargas de apenas 3 m de altura en las que los asientos llegaban a ser del orden de magnitud de toda la sobrecarga.
El texto que sigue no es más que una sugerencia para la estimación de las sobrecargas. En algún momento, se toma cierta libertad en los planteamientos. por lo que sería bueno recibir comentarios al respecto.
Para predecir el comportamiento de un suelo compresible bajo el peso de un terraplén, generalmente se usa la teoría de la consolidación de Terzaghi y los ensayos de consolidación unidimensional en laboratorio.
Siguiendo a Terzaghi, una vez que las presiones ejercidas sobre el suelo superan la presión de preconsolidación, la relación entre el asiento y el logaritmo de la presión efectiva es lineal; la pendiente de esta recta es el Índice de Compresibilidad Cc (Compresibility Index). La diferencia entre las previsiones y la realidad son normalmente achacables a la representatividad de la muestra tanto por tamaño como por la perturbación que tiene al ensayarla. Pero, a largo plazo, las diferencias pueden deberse a lo que se denomina consolidación secundaria mientras que a la de Terzaghi se le denomina primaria. No hay una situación, ni en tiempo ni en condiciones, que permita separar claramente ambas formas de consolidación.
Para los no familiarizados con estas teorías, veamos qué es lo que pasa cuando, sobre un suelo compresible saturado, se ejerce una presión, en este caso la debida a las tierras de un terraplén.
Imaginemos el suelo formado por partículas, sensiblemente planas u hojosas en el caso de las arcillas, que dejan unos huecos (Voids) entre partículas o entre aglomeraciones de partículas, más o menos interconectados entre sí (los huecos), y que estos huecos estén totalmente rellenos de agua. En suelos muy permeables la conexión entre huecos es clara y en los más impermeables la conexión entre huecos se debe – no siempre – a canales entre las partículas cuya dimensión es tan pequeña que se dificulta el flujo del agua por ellos. Quedémonos con el caso de las arcillas, que son bastante impermeables, debido a que estos canales son de ínfimas dimensiones.
En suelos no saturados o secos, la presión ejercida por las tierras se transmite al esqueleto sólido y la forma de reaccionar de éste, deformándose, es la que puede originar los asientos. Cuando hay pocos huecos y muchos contactos entre partículas, el comportamiento se acerca más al de un suelo elástico; cuando hay muchos huecos y los contactos entre partículas permiten una reorganización de la estructura, la deformación tiene una parte importante que no se recupera; es la que da el asiento.
Se presentan en este documento un conjunto de conceptos, ideas básicas y «herramientas» que pueden facilitar al alumno la realización e interpretación de ejercicios de Cartografía Geológica aplicados a las obras de Ingeniería.
Se han redactado pensando en que los destinatarios son alumnos de Ingeniería de Caminos o de Ingeniería Civil, dentro del actual Plan de estudios, por lo que su contenido y la metodología desarrollada pueden haberse visto formalmente condicionadas por este fin. No obstante, creemos que pueden servir para la ejercitación en este campo de cualquier otro lector de los mismos.
En diciembre de 2018 se ha editado la segunda edición que incluye textos de la primera y se completa con cincuenta Problemas y Ejercicios todos resueltos.
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Los textos y gráficos están editados con marcas y son de la calidad (mediana) que permite su descarga de esta página, pero suficiente para su consulta. Si algún alumno, o lector en general, le interesa alguno de ellos puede solicitarlos al autor.
Así mismo, se puede solicitar el libro completo (de alta calidad de edición) directamente al autor, en la ETS de Ingenieros de Caminos de Madrid. Para los alumnos el precio es el de coste de la edición. Fuera de Madrid se les enviará a un precio que incluya el coste del envío.
Este archivo contiene las soluciones a los ejercicios 1 a 30.
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Como se dice en el documento de la 1ª y 2ª parte, los textos y gráficos están editados con marcas y son de la calidad (mediana) que permite su descarga de esta página, pero suficiente para su consulta. Si algún alumno, o lector en general, le interesa alguno de ellos puede solicitarlos al autor.
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Este archivo contiene las soluciones a los ejercicios 31 a 50.
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Como se dice en el documento de la 1ª y 2ª parte, los textos y gráficos están editados con marcas y son de la calidad (mediana) que permite su descarga de esta página, pero suficiente para su consulta. Si algún alumno, o lector en general, le interesa alguno de ellos puede solicitarlos al autor.
Así mismo, se puede solicitar el libro completo (de alta calidad de edición) directamente al autor, en la ETS de Ingenieros de Caminos de Madrid. Para los alumnos el precio es el de coste de la edición. Fuera de Madrid se les enviará a un precio que incluya el coste del envío.
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Román, F. (2017) Excavación de taludes en roca. CEDEX. Madrid.)
Se exponen en primer lugar unas consideraciones teórico-prácticas acerca de los mecanismos de rotura en el arranque que faciliten los posteriores razonamientos. En segundo lugar, se dan recomendaciones prácticas para el uso de riper o de explosivos; asimismo se analizarán aspectos relacionados con el procedimiento de excavación y sus fases, y con las características del material producto de la excavación.
Finalmente se prestan atención a los aspectos que ligan la estabilidad de un talud al sistema de arranque y a la propia ejecución del desmonte. Durante la excavación, las técnicas usadas pueden alterar las condiciones del terreno supuestas en el proyecto o introducir nuevos mecanismos de rotura no contemplados en el proyecto.
Román, F. (1999). Geología aplicada a obras lineales. E.T.S. Ing. Caminos, C. y P. Madrid
El texto que se muestra a continuación corresponde a un tema de la asignatura de Geología Aplicada a las Obras Públicas que el autor daba en tercer curso de Ingenieros de Caminos de la Escuela T.S. de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la UPM de Madrid.
Fue redactado en 1999 por lo que es posible que algunos datos debieran actualizarse hoy dada la evolución habida en las obras de Autopistas y Línea de Alta Velocidad Ferroviaria, pero se ha preferido mantener el formato original.
El hecho de que fuera redactado para alumnos que estaban a mitad de su carrera y con conocimientos elementales de las obras, justifica que se abordara de una manera generalista y de que, a pie de página, se incluyan explicaciones de algunos términos usados en el texto.
No obstante, creemos que conceptualmente puede ofrecer una visión ilustrativa del tema.
Roman, F. (1996). Cimentaciones en condiciones especiales. Curso sobre Cimentaciones de Puentes. CEDEX. Madrid
Bajo el título de cimentaciones en condiciones especiales, incluiremos en esta conferencia dos aspectos profundamente interrelacionados:
- En primer lugar, la construcción de elementos de apoyo de la .estructura singulares, o no convencionales, tales como pilotes de gran diámetro, pilotes de sección rectangular o elementos portantes, cajones de diversos tipos, etc.
- Y en segundo lugar, los trabajos necesarios para construir los elementos anteriores, bien en tierra firme o bien en el cauce de los ríos (mediante construcción de islas artificiales o desde pontonas), que en ocasiones también pueden considerarse como singulares o especiales.
En relación con el segundo aspecto, citemos el caso de la cimentación de algunas de las pilas del puente Lueg, en el Tirol Austríaco. Algunas de ellas debían apoyarse directamente sobre una ladera constituida por una capa superficial de esquistos alterados con síntomas de inestabilidad superficial en forma de creep, debajo de la cual, a 20 m de profundidad, aparecía la roca sana. Las zapatas de las pilas se situaron, finalmente, en la roca sana, para lo cual fue preciso realizar un pozo del orden de 10 m de diámetro. No fue preciso emplear ningún elemento de entibación, salvo el gunitado de su pared, con objeto de evitar una mayor alteración de los materiales.
A continuación se efectuará una descripción más o menos detallada de estos tipos de cimentaciones, así como de los trabajos que es preciso llevar a cabo, previa, durante o posteriormente a su ejecución, para hacer ésta más fácil y cómoda.
Román, F. (1987). Distribución y propiedades geotécnicas de los suelos cuaternarios de las zonas marismales existentes en el litoral levantino entre Sollana y Gandía. Índices y páginas de muestra.
Se muestra en este documento, un extracto de la tesis doctoral de Fernando Román que incluye índices, conclusiones y algunas figuras significativas. El «peso» del documento completo no permite su inclusion en esta página web pero se puede solicitar al autor.
Román, F. (1987). Distribución y propiedades geotécnicas de los suelos cuaternarios de las zonas marismales existentes en el litoral levantino entre Sollana y Gandía. Índice de planos y ejemplos de planos.
Se muestra en este documento, un extracto de la tesis doctoral de Fernando Román que incluye una muestra de los planos que se editaron, quizás los más significativos. El «peso» del documento completo no permite su inclusion en esta página web pero se puede solicitar al autor.
Roman, F. (1985). Sistemas de excavación de taludes. Curso de estabilidad de taludes. CEDEX. Madrid.
Algunos Pliegos de Condiciones califican las excavaciones del terreno en los siguientes grupos:
- Excavación en tierra: Terrenos «sueltos» o «flojos», secos o saturados que pueden ser excavados con medios sencillos y normales.
- Excavación en roca: Correspondiente a macizos rocosos, estratificados o masivos, y en general a aquellos materiales cementados tan solidamente que sólamente pueden ser excavados con explosivos.
- Excavación en terreno de tránsito: Rocas descompuestas, muy diaclasadas, o poco cementadas, suelos compactos; de excavación intermedia entre los terrenos anteriores, normalmente asociada a la utilización del ripper.
Esta clasificación que con frecuencia se utiliza para calificar, con muy distintos precios unitarios, las mediciones de una excavación, es casi siempre origen de conflictos entre la Administración de una obra, o la Propiedad, y el Contratista.
El conflicto surge, evidentemente, no en la propia clasificación, sino en la definición «a priori» de la calidad de cada suelo.
Roman, F.(1985). Excavaciones en roca. Curso de excavaciones vaciados y sistemas de contención. CEDEX. Madrid
En el momento actual (1985) las excavaciones en roca se ejecutan prácticamente en su totalidad, mediante la ayuda de explosivos o por procedimientos de ripado con tractores adecuados a este fin. Es frecuente una utilización mixta de ambos sistemas.
Dejamos aparte más o menos sofisticados sistemas de excavación (chorro de agua a presión, cañonazos y otros) por sus peculiares y singulares características.
Para ponderar y elegir el método de excavaci6n adecuado a cada caso, creemos oportuno repasar algunos de los fines que se persiguen en los tipos de excavación comunes.
- Desmontes de carreteras, autopistas, ferrocarriles (en medio rural).
Interesa una buena fragmentación, calidad de acabado, tanto bajo el punto de vista de seguridad como el de la funcionalidad, el punto de vista estético y el ecológico.
- Vaciados (excavaciones) en zonas urbanas: mínimos daños a personas, edificaciones y obras próximas. Mínimas proyecciones de rocas.
- Cimentaciones singulares (presas, centrales) Minima·alteración de la roca en el contorno final. Calidad geométrica de acabado.
- Buena extracción. Proyección adecuada. Tamaño de fragmentos previamente elegido en función del fin de la cantera: áridos de machaqueo, escolleras, etc…
En cualquier caso el aspecto económico incide de una manera relevante aunque nunca aisladamente.
En esta ciase se van a exponer en primer lugar, unas consideraciones teóricas que puedan proporcionar una base comprensible que facilite, después, los razonamientos y recomendaciones prácticas que se describen para cada método de excavación.
Román, F.(1977). Los suelos orgánicos, su origen y propiedades. Universidad Politécnica de Valencia.
Se trata de una primera publicación en el período previo al inicio de la tesis doctoral.
Hasta mitad del siglo XX la ubicación de la mayor parte de las obras estaban ligadas a la calidad del terreno sobre el que se ejecutaban. Si el terreno carecía de la estabilidad necesaria, se buscaba otro emplazamiento de mejor soporte. Conforme han crecido las necesidades de la industria, de las comunicaciones, de la edificación etc…, lo anterior puede considerarse como un lujo.
Por otra parte, la mecánica del suelo ha evolucionado de tal manera que hoy pueden solucionarse problemas que antaño era inabordables.
Los suelos orgánicos son un claro ejemplo de estos hechos. Son extremadamente compresibles y su resistencia al corte es bajísima, razones por las que son incompatibles con la mayor parte de las construcciones del hombre.
Suelen estar asociados a zonas de gran extensión, de antiguas o actuales marismas donde el nivel freático está relativamente cercano a la superficie y en donde la utilización del suelo es prácticamente nula. El coste de ocupación de estos suelos es bajo mientras que el los suelos de su entorno es naturalmente más alto.
Por ello, por el bajo precio de estos suelos, por la imposibilidad física o monetaria de disponer de otros, por la posible reserva de los suelos del entorno para otros fines etc…, se llega a que empiecen a incrementarse las construcciones sobre estas áreas de baja calidad y, por tanto, sea necesario conocer mejor sus propiedades y su comportamiento.
En las consideraciones de este texto, se hace frecuentemente referencia a carreteras y vías de comunicación construidas sobre estos suelos orgánicos ya que son casi exclusivamente las construcciones que puede soportar las deformaciones del terreno y en las que las cargas transmitidas son de pequeña magnitud.