ES2313425T3 - Dispositivo y procedimiento de refuerzo de una cimentacion de torre. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de refuerzo al deslizamiento de una cimentación de torre, comprendiendo dicha cimentación al menos un macizo (10) que está enterrado en el suelo del solar de la cimentación y que presenta un tramo (12) de sección más grande en un plano horizontal, caracterizado porque comprende una losa (20) enterrada en el suelo y dispuesta alrededor de dicho macizo (10), entre dicho tramo (12) y la superficie (T) del suelo, sobrepasando esta losa la proyección vertical de la periferia de dicho tramo (12).
Description
Dispositivo y procedimiento de refuerzo de una
cimentación de torre.
La presente invención se refiere a un
dispositivo y un procedimiento de refuerzo al deslizamiento de una
cimentación de torre, destinados más en particular al refuerzo de
una cimentación de torre existente, denominada
"superficial".
Por cimentación superficial se pretende designar
una cimentación poco profunda que garantiza la estabilidad de la
torre repartiendo las cargas sobre una superficie de terreno
suficientemente grande. Por ejemplo, las torres de tipo celosía que
descansan generalmente sobre una cimentación formada por cuatro
zapatas, es decir, por cuatro macizos individuales de hormigón
enterrados, al menos parcialmente, en el suelo para equilibrar los
momentos de vuelco transmitidos por la torre según las leyes de
momentos. La evolución de las reglamentaciones en materia de
estabilidad de las obras conduce a realizar refuerzos si las
cimentaciones de este tipo son demasiado débiles.
En general, el refuerzo sólo es necesario para
la solicitación a deslizamiento. En la mayor parte de los casos la
capacidad portante de las cimentaciones superficiales es suficiente
para transmitir la solicitación a compresión.
Se conocen diferentes dispositivos y
procedimientos de refuerzo al deslizamiento de cimentación de
torre. Estos procedimientos se aplican sobre cimentaciones
existentes y pretenden recuperar un déficit de resistencia al
deslizamiento de al menos un macizo de la cimentación. Se habla de
déficit de esfuerzo, de aquí en adelante Qal y expresado en
newtons (N).
En el origen del déficit Qal pueden estar
implicados varios factores como el aumento del esfuerzo de
deslizamiento al que está sometida la cimentación. Tal aumento
puede deberse a:
- -
- las evoluciones de las condiciones de explotación de la cimentación (condiciones climáticas, mecánicas, geométricas...);
- -
- al debilitamiento de las características del suelo alrededor de los macizos de la cimentación, debido a un fenómeno exterior natural o artificial (tempestad, seísmo, obras...); y
- -
- a la diferencia entre la geometría real de la cimentación y la de los planos de diseño, debido a un fallo en la fabricación de la cimentación.
En función del valor del déficit de esfuerzo de
deslizamiento Qal que ha de compensarse, actualmente se recurre a
dos procedimientos conocidos.
El primero consiste en verter un bloque de
hormigón alrededor del armazón de la torre o de la parte no
enterrada del macizo (si existe), para aumentar el peso propio de
la cimentación añadiendo el peso de dicho bloque de hormigón. No
obstante, puesto que conviene limitar el tamaño del bloque para
limitar el espacio ocupado alrededor de la base de la torre, el
peso de este bloque está limitado y sólo permite compensar valores
pequeños de déficit de esfuerzo Qal, generalmente inferiores a 20
kN.
El segundo procedimiento de refuerzo conocido
consiste en reforzar la cimentación con la ayuda de micropilotes
unidos mecánicamente al armazón de las torres y enterrados
profundamente en el suelo hasta un sustrato profundo de buena
resistencia mecánica, como un sustrato de roca. Este procedimiento
se describe en el documento FR 2 810 056. Los micropilotes
recuperan el conjunto de las cargas aplicadas a las torres (la
cimentación existente ya no está entonces solicitada y sólo es útil
para su peso propio de hormigón, que aporta al conjunto). Los
rozamientos laterales creados entre cada micropilote y el sustrato
profundo permiten compensar los déficits Qal elevados, superiores a
1000 kN. Sin embargo, el tamaño de los micropilotes, su tecnicidad
y los medios necesarios para su colocación hacen que este segundo
procedimiento sea muy costoso. En efecto, en la práctica, las
torres no se implantan generalmente cerca de vías transitables y
con frecuencia es necesario utilizar material pesado en terreno
agrícola o
escarpado.
escarpado.
Otro dispositivo de refuerzo al deslizamiento se
describe en el documento
DE-A-10028755. La invención tiene
como fin proponer un procedimiento de refuerzo al deslizamiento de
una cimentación de torre, que sea económica, fácil de aplicar, que
necesite medios de ejecución que ocupen poco espacio y que sea
susceptible de compensar los déficits de esfuerzo de deslizamiento
Qal "intermedios", es decir del orden de la centena de kN y
restantes, preferiblemente, inferiores a 1000 kN.
Para alcanzar el objetivo anteriormente citado,
la invención tiene por objeto un procedimiento de refuerzo al
deslizamiento de una cimentación de torre, comprendiendo dicha
cimentación al menos un macizo que está enterrado en el suelo del
solar de la cimentación y que presenta un tramo de superficie más
grande en un plano horizontal, caracterizado porque comprende las
siguientes etapas:
- -
- se excava una zanja, alrededor de dicho macizo, al menos por encima de dicho tramo;
- -
- se realiza una losa en la zanja, de manera que esta losa esté enterrada en el suelo y dispuesta alrededor de dicho macizo entre dicho tramo y la superficie del suelo, y que sobrepase la proyección vertical de la periferia de dicho tramo; y
- -
- se recubre dicha losa.
Recubriendo dicha losa, ésta se vuelve invisible
y permite, según el caso, la explotación agrícola del solar de la
cimentación.
Por losa, se pretende designar en la presente
memoria una masa de materiales compacta y sólida, de manera y
espesor variables. De manera ventajosa, para realizar dicha losa,
se prepara una mezcla trabajable que comprende materiales extraídos
del suelo del solar o materiales de aportación exterior o una
mezcla de los dos, y al menos un conglomerante, y se deposita esta
mezcla en la losa, resultando dicha losa del fraguado de dicha
mezcla.
De manera ventajosa, la mezcla es
suficientemente manejable como para poder verterse en la zanja. La
naturaleza de los materiales y las proporciones de conglomerante
que pueden utilizarse para realizar esta losa están en función del
déficit de esfuerzo Qal que ha de compensarse.
De manera ventajosa, se pretende realizar una
losa que presente una densidad y/o una tensión de cizalla a la
rotura superior a la del suelo (o terreno) del solar de la
cimentación.
El procedimiento de la invención permite
compensar el déficit de esfuerzo Qal aumentando el peso del
material solicitado durante el deslizamiento: por un lado, gracias
al peso propio de la losa y, por otro lado, de manera
complementaria, gracias al peso de una masa de suelo circundante,
en particular el suelo que corona la losa, susceptible de ser
arrastrado con dicha losa durante el deslizamiento. Esto es posible
por el hecho de que la losa se extiende horizontalmente más allá
de la periferia de dicho tramo, de modo que arrastra con ella
durante el deslizamiento una masa de suelo, de aquí en adelante
denominada masa suplementaria, que no habría sido arrastrada en
ausencia de la losa.
El déficit de esfuerzo Qal se compensa
igualmente por el aumento de los rozamientos laterales entre la
losa de refuerzo y el suelo que permanece en su sitio.
De manera ventajosa, para que los rozamientos
laterales jueguen un papel suficientemente importante en el
refuerzo al deslizamiento, la losa está en contacto directo con el
suelo del solar y es conveniente garantizar la buena adherencia
lateral entre la losa y el suelo que permanece en su sitio.
Naturalmente, la importancia de estos rozamientos laterales está
directamente relacionada con las características mecánicas
intrínsecas del suelo en su sitio. De manera ventajosa, para
facilitar la adherencia lateral, se compacta o se vibra dicha losa
que, bajo el efecto de la compactación o de la vibración, tiende a
extenderse lateralmente. Los bordes laterales de la losa ejercen
entonces una presión contra el suelo circundante, lo que refuerza
la adherencia lateral y por tanto la amplitud de los rozamientos
laterales durante el deslizamiento. Igualmente, de manera
ventajosa, se compactan los materiales utilizados para recubrir la
losa, para garantizar la buena adherencia lateral entre estos
materiales y el suelo que permanece en su sitio.
Por otro lado, conviene igualmente evitar que
las superficies de los bordes laterales de la losa y las
superficies laterales del suelo circundante que les hacen frente,
sean demasiado lisas. Teniendo en cuenta los materiales utilizados
y las máquinas empleadas para la excavación de la zanja, estas
superficies presentan generalmente una rugosidad suficiente.
El procedimiento de la invención permite,
además, realizar la losa in-situ en el solar
de la cimentación y evitar el transporte de una losa de este tipo.
Además, la obra para la aplicación del procedimiento de la
invención conserva un tamaño razonable pues la zanja realizada es
poco profunda (la profundidad de esta zanja es como máximo igual a
la profundidad de la parte superior del tramo de sección horizontal
más grande) y de anchura limitada (generalmente la losa no
sobrepasa la proyección vertical de dicho tramo en más de dos
metros). Además, este procedimiento no necesita la utilización de
material particular o que ocupe espacio. Finalmente, es posible
reforzar sólo un macizo de la cimentación a la vez y no reforzar la
totalidad de los macizos.
Preferiblemente, la losa está en contacto
directo con el macizo y rodea a este último. Sin embargo, podría
considerarse una losa que rodeara el macizo sin estar directamente
en contacto con éste como, por ejemplo, una losa en forma de
corona, siempre que sobrepase la proyección vertical de la
periferia de dicho tramo, y sea susceptible de arrastrar con ella
una masa de suelo suplementario.
Por otro lado, debe observarse que no es
necesario para obtener el refuerzo deseado que la losa esté unida
mecánicamente al macizo y, de manera ventajosa, para facilitar la
aplicación del procedimiento, la losa no está mecánicamente unida
al macizo. Naturalmente, aunque la losa resulta del fraguado de una
mezcla vertida alrededor del macizo, la losa puede adherirse al
macizo. Esta adherencia no se considera sin embargo como una unión
mecánica en el sentido de la invención pues la resistencia de esta
unión por adhesión es muy débil respecto al déficit de esfuerzo Qal
que se pretende compensar. Por unión mecánica se pretende más bien
designar sistemas de fijación por anclaje, fijación, etc.
Con el fin de que la mezcla utilizada para
realizar la losa sea económica, se utiliza si la naturaleza del
suelo del solar lo permite, al menos una parte de los materiales
extraídos del suelo del solar y, de manera ventajosa, únicamente
los materiales extraídos durante la excavación de la zanja. De
manera general, se pretende utilizar al menos una parte de los
materiales extraídos del suelo del solar durante la excavación de
la zanja, para realizar dicha mezcla y/o recubrir dicha losa. Se
ahorra por tanto la compra de materiales de aportación exterior, el
transporte de estos últimos y la evacuación de los materiales
extraídos.
Si la naturaleza del suelo del solar no permite
mezclar este suelo con un conglomerante para obtener una losa
suficientemente homogénea y compacta (o bien debido a la
granulometría demasiado pequeña o demasiado elevada de los
materiales del suelo o bien debido a la naturaleza mineralógica de
este suelo), se emplean materiales de aportación exterior, es
decir, materiales de aportación al solar.
Como materiales de aportación, se pueden
utilizar hormigones preparados. Se puede igualmente utilizar
materiales menos costosos, como gravas, es decir, una mezcla
natural o no de guijarros o de gravas, cuya granulometría está
comprendida entre 0 y 80 mm y, preferiblemente, entre 0 y 40
mm.
Para que la mezcla utilizada para realizar la
losa sea todavía más económica, contiene una pequeña proporción
total de conglomerante, inferior al 15% en peso de la mezcla. Se
comprueba en efecto que esta proporción es suficiente para
aglomerar entre sí las partículas de los materiales utilizados, y
obtener así la losa deseada. Para que el o los conglomerantes
puedan no obstante desempeñar su papel correctamente, conviene
elegir una proporción total de conglomerante superior al 3%.
Los conglomerantes utilizados son por ejemplo
conglomerantes hidráulicos, bituminosos o sintéticos. Como ejemplos
de conglomerantes hidráulicos podemos citar los cementos, las
escorias o la cal. En el caso del cemento, la proporción de este
último en la mezcla está ventajosamente comprendida entre el 3 y el
13% y, preferiblemente, entre el 6 y el 10% en peso (por ejemplo el
8%). Debe observarse que todos los porcentajes en peso ofrecidos en
la presente demanda se dan para una mezcla seca (es decir, sin
adición de agua), a menos que no se precise otra cosa.
Además, se comprueba que el tiempo de mezclado
necesario para la realización de la mezcla es relativamente corto.
Resulta de esto una ganancia de tiempo y energía.
De manera ventajosa, cuando se utilizan los
materiales extraídos del solar para realizar la losa y estos
materiales contienen una gran proporción de arcillas, se utiliza
cal para neutralizar las arcillas. La proporción de cal en la
mezcla está comprendida por tanto entre el 1 y el 4% en peso.
Cuando la losa se realiza a partir de materiales
de aportación exterior y presenta una resistencia mecánica y una
densidad suficientemente elevadas respecto al suelo circundante, se
puede tratar de reducir el volumen de la losa e, igualmente, el
volumen de los materiales extraídos del suelo del solar. Esto
permite, además, utilizar una parte importante, incluso la
totalidad, de estos materiales extraídos para recubrir la losa sin
que el nivel del suelo por encima de esta losa esté demasiado
sobreelevado (constituyendo un nivel demasiado sobreelevado una
molestia para el acceso a la torre, para la instalación del
material alrededor de la torre durante reparaciones eventuales o
incluso una molestia para la eventual explotación agrícola del
terreno sobre el que está implantada la torre) y así limitar
(incluso suprimir) los costes relacionados con la evacuación de
estos materiales.
La capa de terreno superficial que recubre así
la losa participa en el refuerzo de la cimentación. En particular,
la masa de terreno que recubre la parte de losa que se extiende más
allá de la proyección vertical de la periferia de dicho tramo,
constituye una masa de materiales suplementaria (respecto a la masa
de terreno que se deslizaría sin la losa), solicitada durante el
deslizamiento de la cimentación.
Por otro lado, cada capa de terreno superficial
puede cultivarse por el propietario del campo sobre el que se
implanta la cimentación. Instalándose las torres generalmente en
tierras cultivadas o cultivables, no puede obviarse esta última
ventaja. De manera ventajosa, para dejar una capa de terreno
suficientemente gruesa como para ser cultivable y suficientemente
pesada como para participar en el refuerzo de la cimentación la
losa está enterrada a una profundidad comprendida entre 0,5 y 2
metros respecto a la superficie del suelo circundante.
La invención tiene igualmente por objeto un
dispositivo de refuerzo al deslizamiento de una cimentación de
torres, caracterizado porque comprende una losa enterrada en el
suelo y dispuesta alrededor del macizo, entre el tramo de sección
horizontal más grande del macizo y la superficie del suelo,
sobrepasando esta losa la proyección vertical de la periferia de
dicho tramo.
De manera ventajosa, dicha losa se realiza a
partir de una mezcla que comprende materiales extraídos del suelo
del solar o materiales de aportación exterior o una mezcla de
ambos, y al menos un conglomerante y esta losa resulta del fraguado
de dicha mezcla y está en contacto directo con el suelo del
solar.
Las características y ventajas del procedimiento
y del dispositivo de la invención se comprenderán mejor tras la
lectura de la descripción detallada que sigue de diferentes modelos
de realización de la invención representados a título de ejemplo no
limitativo.
Esta descripción se refiere a las figuras
adjuntas entre las que:
- la figura 1 representa un ejemplo de un
macizo de cimentación de torre en alzado;
- la figura 2 representa esquemáticamente, en
vista desde arriba, un ejemplo de cimentación de torre tetrápoda
con sus cuatro macizos;
- la figura 3 representa un primer modo de
realización del dispositivo de la invención, según el plano de
corte III-III de la figura 2;
- la figura 4 representa un segundo modo de
realización del dispositivo de la invención;
- la figura 5 representa un tercer modo de
realización del dispositivo de la invención;
- la figura 6 representa un cuarto modo de
realización del dispositivo de la invención;
- la figura 7 representa un quinto modo de
realización del dispositivo de la invención.
La figura 2 representa una cimentación de torre,
por ejemplo de torre eléctrica de tipo celosía, que comprende
cuatro macizos (10), del tipo representado en la figura 1,
dispuestos en cuadrado alrededor de la torre (no representada). La
torre es solidaria a esta cimentación y cada macizo funciona como
apoyo en el que el armazón de la torre está anclado. Como puede
verse en la figura 1, los macizos presentan generalmente varios
salientes, o escalones, que se amplían hacia abajo, de modo que el
tramo inferior del macizo, igualmente llamado zapata (12), es el
tramo de sección más grande en el plano horizontal. En el ejemplo
representado, la zapata (12) es de forma troncocónica y se amplia
hacia abajo. Debe observarse que para otro tipo de macizos, no
descritos en el presente documento, el tramo de sección horizontal
más grande es un tramo intermedio, diferente del tramo inferior del
macizo.
En el caso particular en que el macizo
considerado no presenta zapata, por ejemplo en el caso de un macizo
troncocónico que se amplía hacia abajo, el tramo de sección
horizontal más grande corresponde a la parte de extremo inferior
del macizo. Finalmente, para macizos rectangulares o cilíndricos
(es decir de sección constante) el tramo de sección horizontal más
grande se define como la parte de extremo inferior del macizo.
La figura 3 representa un corte vertical según
el plano III-III (es decir, perpendicular a la
superficie T del suelo, considerada a su vez como horizontal),
perpendicular al plano de simetría (S) del macizo y que pasa por el
centro de la zapata (12) del macizo (10).
Con referencia a esta figura, va a describirse
un primer modo de realización del dispositivo de refuerzo de la
invención. Este dispositivo comprende una losa (20) dispuesta por
encima de la zapata (12) de un macizo (10) análogo al descrito
anteriormente. La periferia del tramo del macizo (10) de sección
horizontal más grande es decir, en el ejemplo, la periferia de la
zapata (12), está indicada en corte por los puntos (B y B')
(simétricos respecto al plano (S)). Las proyecciones verticales del
punto (B) (B') sobre las caras interior y superior de la losa se
indican respectivamente por los puntos (C y E) (C' y E').
La losa (20) presenta una forma cilíndrica, pero
podría ser troncocónica o presentar sobre sus bordes laterales al
menos un espaldón para reforzar los rozamientos entre sus bordes
laterales y el suelo que los rodea. La periferia exterior de esta
losa corta el plano de corte de la figura 3 en los puntos (D y D')
para su cara superior y en los puntos (A y A') para su cara
inferior. La losa (20) que sobrepasa la proyección vertical de la
periferia de la zapata (12), los puntos (A, A' D y D') se sitúan en
el exterior de los puntos (C, C', E y E') respecto al plano (S).
Como la losa (20) está enterrada en el suelo está recubierta por
una capa de terreno, denominada superficial. Así la cara superior
de esta losa (20) (y los puntos (D, E, E' y D')) está por debajo de
la superficie (T) del suelo. Se indican como (G, F, F' y G') los
puntos situados al nivel de la superficie (T) del suelo, en la
vertical de los puntos (D, E, E' y D').
En el ejemplo, la losa (20) no descansa sobre el
segundo espaldón (13) del macizo (10) pues el suelo situado entre
la losa (20) y la espaldón (13) es suficientemente denso para no
comprimirse durante el deslizamiento del macizo, de modo que la
losa (20) es inmediatamente solicitada durante el levantamiento del
macizo. Sin embargo, en el caso en que la densidad del suelo
comprendido entre la losa (20) y el espaldón del macizo (10),
situado justo por debajo de la losa, sea demasiado pequeña, se hace
reposar la losa (20) sobre este espaldón.
Según el primer modelo de realización
representado en la figura 3, la losa (20) se realiza a partir de
una mezcla que comprende materiales extraídos del solar (o bien
durante la excavación de la zanja, o bien antes si se realizaron
otras operaciones de movimiento de tierras sobre el mismo solar) y
una mezcla de dos conglomerantes: cal y cemento. El tratamiento de
estos materiales con estos conglomerantes permite obtener un
bloque sólido y compacto que forma la losa (20).
Por un lado, la losa (20) así obtenida presenta
una densidad superior a la del suelo circundante y por tanto el
peso propio de la losa permite aumentar el peso del material
situado por encima de la zapata (12) y mejorar la resistencia al
deslizamiento de la cimentación. Por otra parte, la losa (20)
presenta una tensión de cizalla a la rotura superior a la del suelo
circundante de modo que, en situación de deslizamiento, la cizalla
vertical generada se ejerce entre la losa (20) y el suelo
circundante, es decir al nivel de la superficie lateral de la losa
correspondiente en la figura 3 a las líneas (AD y A' D'). Para
simplificar la lectura de la presente memoria, este tipo de
superficie se indicará a partir de ahora como (AA'D'D').
Como la losa (20) sobrepasa la periferia de la
zapata (12) en proyección vertical, se moviliza el conjunto de los
materiales situados por encima de la losa, comprendida en el
interior del cilindro (GDD'G'), y los materiales comprendidos en el
interior del tronco de cono (ABB'A'), y no solamente los materiales
situados en la vertical de la zapata (12), delimitados por el
cilindro (FBB'F'), como sería el caso en ausencia de losa. Así,
respecto a una torre desprovista de losa (20), se moviliza una masa
de suelo suplementaria cuyo peso se opone al deslizamiento,
estando situada esta masa por encima de la losa (20) y en el
exterior de la periferia de la zapata en proyección vertical. En la
figura, esta masa de suelo suplementaria es un anillo de material
comprendido entre las superficies (FEE'F' y GDD'G'). Igualmente, se
moviliza una masa de suelo suplementario comprendida ente las
superficies (ABB'A' y CBB'C'). La masa suplementaria de materiales
solicitada está por tanto en función de la distancia (DE) (o CA)
que sobrepasa la losa (20) respecto a la zapata (12) y la
profundidad (DG) (o FE) a la que se encuentra
esta losa.
esta losa.
Las explicaciones anteriores ilustran de manera
simplificada el principio general en que se basa el dispositivo de
la invención. Este principio general se resume en el aumento de la
masa de material susceptible de ser movilizado durante un
deslizamiento, por un lado actuando sobre el peso propio de la losa
realizada y, por otro lado, movilizando una masa del suelo,
denominada suplementaria, que no se habría movilizado en ausencia de
esta losa.
Para completar, habría que tener en cuenta
igualmente las fuerzas de rozamiento que intervienen durante el
deslizamiento como las fuerzas de rozamiento laterales que
intervienen entre la losa y el suelo circundante. Conviene observar
que estos rozamientos desempeñan un papel adicional en el refuerzo
de la cimentación. El déficit de esfuerzo Qal se compensa por
tanto principalmente por el peso de la masa suplementaria
solicitada y por las fuerzas de rozamiento laterales.
La figura 4 representa otro modo de realización
del dispositivo de la invención, análogo al de la figura 3, pero
que difiere por la naturaleza del material constitutivo de la losa
(20). Esta vez, la losa (20) se realiza a partir de gravas
tratadas, es decir una mezcla de gravas y de conglomerante y,
preferiblemente, a partir de gravas tratadas con conglomerantes
hidráulicos. Una definición de este último tipo de gravas tratadas,
acompañada de ejemplos, se ofrece en la norma francesa NF P
98-116 que data de febrero de 2000. La mezcla
gravas/conglomerante se realiza con frecuencia fuera de la obra, en
una central de mezclado, pero en ocasiones directamente en el
solar, por medio de un mezclador móvil de obra, por ejemplo un
pulvimixer o una cuchara cribadora. Las gravas tratadas son
materiales relativamente económicos, que presentan una densidad
elevada y buenas propiedades mecánicas, en particular una buena
resistencia a la cizalla. Así, el espesor de la losa puede ser
bastante limitado y, como en el ejemplo representado, los
materiales extraídos durante la excavación de la zanja pueden
después evacuarse o utilizarse para recubrir la losa, sin que el
montículo (26) formado en la vertical del macizo moleste por su
altura que queda relativamente pequeña (preferiblemente inferior a
50 cm).
Según otro modo de realización del dispositivo
de la invención, no representado, para limitar el espesor de la
losa y/o reforzar las propiedades mecánicas de esta última, en
particular su resistencia a la cizalla, puede insertarse una
estructura de refuerzo en el volumen de la losa, como una malla
metálica o plastificada, una lámina, una malla geotextil, capas
geosintéticas, o incluso una auténtica armadura metálica alrededor
de la cual se aplica la mezcla trabajable.
Puede igualmente preverse insertar en la losa
sensores, alojados por ejemplo en una capa geosintética, para medir
una tensión, un movimiento, una deformación... Estos sensores
permiten hacer un seguimiento a distancia del comportamiento de la
cimentación en un solar sensible.
Las figuras 5, 6 y 7 representan otros tres
modelos de realización del dispositivo de refuerzo de la invención
en los que la losa (20) es una losa de grava tratada. Sin embargo,
esta losa podría ser de composición análoga a la de la losa de la
figura 3 o incluso resultar de una mezcla de materiales extraídos
del solar, de gravas y de al menos un conglomerante. La losa (20)
está anclada en el suelo con la ayuda de clavos (28), que la
atraviesan en el sentido del espesor. Estos clavos atraviesan el
borde exterior de la losa (20), preferiblemente la parte de la losa
que sobrepasa la proyección vertical de la periferia de la zapata
(12) del macizo (10), y están orientados verticalmente como se
representa en la figura 7. La longitud de estos clavos (28) puede
variar y, como se representa en la figura 6, los clavos (28) pueden
prolongarse por debajo del macizo (10).
Es conveniente no obstante observar que para
limitar el coste del dispositivo, la longitud de los clavos (28) es
limitada. En particular, al contrario que los micropilotes
conocidos, anteriormente mencionados, los clavos (28) de la
invención no tienen necesidad de prolongarse hasta un sustrato
profundo. Por otro lado, éstos no tienen que estar unidos
mecánicamente al armazón de la torre.
La función de los clavos (28) es doble: en
primer lugar, desempeñan la función de anclaje de la losa (20),
anclaje tanto más marcado cuanto más largos son los clavos, y
además, permiten movilizar por rozamiento el volumen de tierra que
los rodea (efecto raíz), lo que permite movilizar aún más una masa
de suelo suplementaria para oponerse al deslizamiento del macizo
(10).
Estos clavos (28) pueden realizarse mediante
barras o tubos metálicos en el interior de los cuales se inyecta
eventualmente una lechada de cemento.
En lo que respecta a las dimensiones de los
dispositivos de refuerzo anteriormente descritos, dependen
evidentemente de las dimensiones de los macizos de la cimentación
que han de reforzarse, del déficit de esfuerzo de deslizamiento Qal
que ha de compensarse, y de las características del suelo en el
que se implantan estos dispositivos.
A título indicativo, puede considerarse que las
zapatas (12) de los macizos (10) de torres tipo celosía presentan
generalmente una anchura y longitud comprendida entre 2 y 4 metros,
mientras que su profundidad está comprendida entre 2 y 5 metros. En
el caso de los macizos representados en la figura 1 y 2,
utilizados por ejemplo por la sociedad francesa R.T.E. para las
cimentaciones de torre eléctrica, el diámetro exterior del tramo
inferior del macizo es un cuadrado de 2,35 m de lado mientras que
el tramo superior cilíndrico del macizo presenta un diámetro de 90
cm. La distancia que separa la superficie de apoyo (12a) de la
zapata (12) y el extremo superior del tramo (14) es igual a 3,45 m
y el macizo (10) no está por lo general totalmente enterrado y
sobresale de la superficie (T) del suelo una distancia de 30 cm. En
este caso, conviene generalmente que la losa (20) sobrepase la
periferia exterior de la zapata (12), en proyección vertical, una
distancia comprendida entre 0,5 m y 1,5 m, preferiblemente 1 m. Por
otro lado, aunque la losa (20) está enterrada, la parte superior de
la losa está generalmente situada, en profundidad, entre 0,5 m y 2
m de la superficie (T) del suelo, preferiblemente entre 0,5 y 1 m,
por ejemplo, a 0,8 m, de manera que el espesor de la capa de
terreno cultivable sea suficiente. El espesor de la losa, a su vez,
es variable y depende del material utilizado, de la presencia de
una estructura de refuerzo eventual, y de los esfuerzos de
deslizamiento que han de recuperarse.
Se advierte que la parte superior de la losa
puede realizarse en pendiente para facilitar el drenaje de las
aguas.
Habiéndose comprendido bien la estructura del
dispositivo de refuerzo de la invención, va a describirse a
continuación un ejemplo del procedimiento de instalación de un
dispositivo como el representado en la figura 3. En primer lugar,
la zona en cuestión, situada en la vertical de cada macizo (10) de
la cimentación que deben reforzarse, se desbroza. Después, se
realiza un movimiento de tierras alrededor del macizo (10) de
manera que se obtiene una zanja de una profundidad de
aproximadamente 1,80 m con un saliente lateral de un metro respecto
a la periferia exterior de la zapata (12) del macizo (10). Los
primeros 80 centímetros del suelo de esta zona se decapan, ataludan
y conservan en el solar para volver a colocarlos
posteriormente.
Se mezcla entonces una parte de los materiales
extraídos del suelo con del 6 al 10%, preferiblemente el 8%, de
cemento y del 1 al 4% de cal. Una vez obtenida la mezcla, se
deposita la mezcla en el interior de la zanja por capas sucesivas
de alrededor de 30 cm que se humidifican y compactan, colocando
eventualmente entre dos capas una estructura de refuerzo como, por
ejemplo, una malla geotextil. Finalmente, se recubre la losa así
formada volviendo a colocar los primeros centímetros de terreno
decapados.
De manera ventajosa, los primeros centímetros de
terreno decapados se colocan de nuevo por capas sucesivas, por
ejemplo mediante capa de 20 cm de espesor, que se compacta, el
hecho de proceder por capas sucesivas permite obtener una mejor
compactación. Estas etapas de compactación permiten restaurar la
disposición inicial (en particular la densidad) de la capa de suelo
situada por encima de la losa y reforzar por tanto la resistencia
al desprendimiento.
Este procedimiento, sencillo y poco costoso de
aplicar, presenta el mérito de utilizar máquinas corrientemente
empleadas en el campo de la edificación y de las obras públicas,
tales como una minipala, material de compactación ligero y un
mezclador móvil de obra.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante se dirige únicamente a ayudar al lector y no forma
parte del documento de patente europea. Incluso si se ha procurado
el mayor cuidado en su concepción, no se pueden excluir errores u
omisiones y el OEB declina toda responsabilidad a este
respecto.
- \bullet FR 2810056 (0008)
- \bullet DE 10028755 A (0009)
Claims (20)
1. Dispositivo de refuerzo al deslizamiento de
una cimentación de torre, comprendiendo dicha cimentación al menos
un macizo (10) que está enterrado en el suelo del solar de la
cimentación y que presenta un tramo (12) de sección más grande en
un plano horizontal, caracterizado porque comprende una losa
(20) enterrada en el suelo y dispuesta alrededor de dicho macizo
(10), entre dicho tramo (12) y la superficie (T) del suelo,
sobrepasando esta losa la proyección vertical de la periferia de
dicho tramo (12).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha losa (20) no está unida
mecánicamente a dicho macizo (10).
3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque dicha losa (20) está realizada a partir
de una mezcla que comprende materiales extraídos del suelo del
solar o materiales de aportación exterior o una mezcla de los dos,
y al menos un conglomerante.
4. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque dicha losa (20) resulta del fraguado de
dicha mezcla y está en contacto directo con el suelo del solar.
5. Dispositivo según la reivindicación 3 o 4,
caracterizado porque la proporción total de conglomerante en
dicha mezcla está comprendida entre el 3 y el 15% en peso.
6. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque dichos
materiales de aportación exterior son gravas tratadas con los
conglomerantes hidráulicos.
7. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque dicha losa está realizada a partir de
hormigón preparado.
8. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque dicha losa (20)
presenta una densidad superior a la del suelo del solar de la
cimentación.
9. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque dicha losa (20)
presenta una tensión de cizalla a la rotura superior a la del suelo
del solar de la cimentación.
10. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque dicha losa (20)
está enterrada en el suelo a una profundidad comprendida entre 0,5
m y 2 m, con respecto a la superficie (T) del suelo.
11. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque dicha losa
(20) está, además, anclada en el suelo por medio de clavos (28) que
la atraviesan en el sentido del espesor.
12. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque dicha losa (20)
presenta, además, una estructura de armadura.
13. Procedimiento de refuerzo al deslizamiento
de una cimentación de torre, comprendiendo dicha cimentación al
menos un macizo (10) que está enterrado en el suelo del solar de la
cimentación y que presenta un tramo (12) de sección más grande en
un plano horizontal, caracterizado porque comprende las
etapas siguientes:
- -
- se excava una zanja, alrededor de dicho macizo (10), al menos por encima de dicho tramo;
- -
- se realiza una losa en la zanja, de manera que esta losa (20) esté enterrada en el suelo y dispuesta alrededor de dicho macizo (10), entre dicho tramo (12) y la superficie (T) del suelo, y que sobrepase la proyección vertical de la periferia de dicho tramo (12); y
- -
- se recubre dicha losa (20).
14. Procedimiento según la reivindicación 13,
caracterizado porque, para realizar dicha losa (20), se
prepara una mezcla trabajable que comprende materiales extraídos
del suelo del solar o materiales de aportación exterior o una
mezcla de los dos, y al menos un conglomerante y se deposita esta
mezcla en dicha zanja, resultando la losa (20) del fraguado de
dicha mezcla.
15. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado porque la proporción total de conglomerante en
dicha mezcla está comprendida entre el 3 y el 15% en peso.
16. Procedimiento según la reivindicación 13 o
14, caracterizado porque se utiliza un hormigón preparado
para realizar dicha losa.
17. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 13 a 16, caracterizado porque se utiliza al
menos una parte de los materiales extraídos del suelo del solar
durante la excavación de la zanja, para recubrir dicha losa
(20).
18. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 13 a 17, caracterizado porque se deposita
dicha mezcla mediante capas sucesivas disponiendo al menos entre
dos de estas capas una estructura de armadura.
19. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 13 a 18, caracterizado porque la mezcla
utilizada para realizar dicha losa y/o los materiales utilizados
para recubrir dicha losa, se aplican mediante compactación o
vibración.
20. Conjunto que comprende una torre solidaria
de una cimentación que comprende al menos un macizo (10) enterrado
en el suelo del solar de la cimentación y que presenta un tramo
(12) de sección más grande en un plano horizontal, y un dispositivo
de refuerzo al deslizamiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 12.
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