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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

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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.

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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.

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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

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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

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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.

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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.

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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.

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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

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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


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


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”.


AUTORES: J. C. HERNÁDEZ DEL POZO; et. Al.

TÍTULO: “Micropilotes Inyectados. Técnica y Calculo”.


AUTORES: J. C. HERNÁDEZ DEL POZO; et. al

TÍTULO: “Cimentaciones Profundas. Procedimiento de Ejecución y

Cimentaciones Profundas. Procedimiento de Ejecución y Cálculo”


AUTORES: J. C. HERNÁNDEZ DEL POZO; et. al . TÍTULO: “Problemas Resueltos de Cimentaciones Profundas”.


AUTORES: J. C. HERNÁNDEZ DEL POZO; et. al . TÍTULO: “Análisis de Estabilidad de Taludes y desplazamientos en Suelos”.


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”


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”


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”



“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”



“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”



“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.


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.


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”.


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.




Programa: Contrato de Investigación con la Fundación Empresa-Universidad. Nombre del Contrato: “LAS MARGAS YESÍFERAS EN ANDALUCÍA

ORIENTAL”.


Código del Contrato: F1571.




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.


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.


Fecha: desde 01/10/01 hasta 30/09/02 .


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.



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)”.





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.



42


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)”.


Puesto: Becario.



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.


43


44

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

45

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


Resumen de la

descripción de lo

expresado por la

normativa italiana


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.

46

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.

47

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.

48

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.

49

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.

53

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 €

54

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