CIMENTACIONES SUPERFICIALES SOBRE ROCA.

Existen muchas cimentaciones directas sobre roca en las obras de carretera. El estudio de la seguridad frente al hundimiento mediante fórmulas analíticas es complicado, pues no existen modelos de comportamiento en rotura sobre los que se tenga experiencia práctica suficiente.

En casos de rocas muy débiles (qu < 1 MPa) o que estén fuertemente diaclasadas (RQD < 10%) o que estén bastante o muy meteorizadas (grado de meteorización igual o mayor que IV, según la tabla 3.3), se recomienda considerar la roca como si se tratase de un suelo y recurrir a los procedimientos de verificación correspondientes que se indican en esta Guía. Preferiblemente deberá utilizarse el método analítico que se formula en 4.5.5, para cuya aplicación es necesario determinar los parámetros de resistencia de la roca alterada en ensayos de laboratorio (ensayos de corte directo o triaxiales).

 TABLA 3.3. ESCALA DE METEORIZACIÓN DE LA ROCA (ISRM)
ESCALA DE METEORIZACIÓN DE LA ROCA (ISRM)

En caso de rocas menos débiles, menos diaclasadas y menos alteradas que lo indicado en el párrafo precedente, se puede determinar una presión admisible a partir de los datos siguientes:

• Resistencia a compresión simple de la roca sana, qu.
• Tipo de roca.
• Grado de alteración medio.
• Valor del RQD y separaciones de las litoclasas.

Estos parámetros deben ser los representativos del comportamiento del volumen de roca situado bajo la cimentación hasta una profundidad de 1,5 B* , medida desde su plano de apoyo.

La presión admisible puede estimarse mediante la siguiente expresión:

Donde:
pv adm = Presión admisible.
p0 = Presión de referencia. Deberá tomarse un valor de 1 MPa.
qu = Resistencia a compresión simple de la roca sana.
α1, α2, α3 = Parámetros adimensionales que dependen del tipo de roca, de su grado de alteración y del espaciamiento de las litoclasas, según se indica a continuación.

1. Influencia del tipo de roca.
A igualdad de grado de alteración y de espaciamiento del diaclasado, existen rocas cuya estructura es más proclive a contener planos de debilidad no detectados en los sondeos ni en los ensayos de compresión simple, que a veces se realizan con muestras de pequeño tamaño.

Atendiendo a este aspecto, las rocas pueden clasificarse en varios grupos, partiendo de un primer grupo en el que no se temen fisuras o grietas no detectables por los reconocimientos y terminando en un cuarto grupo en el que el tipo de formación rocosa es proclive a contener otros planos de debilidad aparte de los detectables con los trabajos de censo de litoclasas o con los ensayos de compresión simple realizados en laboratorio a pequeña escala.

El parámetro α1 puede determinarse en laboratorio ensayando muestras a tracción (o tracción indirecta) para medir la relación que existe entre la resistencia a tracción simple qt y la resistencia a compresión simple qu. El valor del parámetro α1 será:

A falta de información específica respecto a este parámetro se puede utilizar el valor que se obtenga de la tabla 4.3.
TABLA 4.3. VALORES DE α1 SEGÚN EL TIPO DE ROCA

En todo caso se recomienda que cuando aparezcan varios tipos de roca en un mismo apoyo, o existan dudas en esta clasificación y salvo información específica en otro sentido, se tome como valor de cálculo α1 = 0,4.

2. Influencia del grado de meteorización
El grado de meteorización de la roca debe medirse de acuerdo con la escala que se indica en
la tabla 3.3.

Para caracterizar el grado de meteorización correspondiente a la roca que existe en el entornode la cimentación, se usará el mayor grado de alteración que pudiera existir hasta alcanzar una profundidad igual a 1,5 B*, medida bajo el plano de apoyo.

• Grado de meteorización I (Roca sana o fresca): α2 = 1,0
• Grado de meteorización II (Roca ligeramente meteorizada): α2 = 0,7
• Grado de meteorización III (Roca moderadamente meteorizada): α2 = 0,5
• Cuando el grado de meteorización sea igual o superior al IV, deberá estarse a lo especificado anteriormente (cálculo como en suelos).

3. Influencia del espaciamiento entre litoclasas
La separación entre litoclasas debe caracterizarse de dos formas diferentes:

• Mediante censo de litoclasas en afloramientos próximos a la zona de cimentación.
• Midiendo el valor del RQD en los sondeos mecánicos.

En todo caso, la zona de referencia será el volumen de roca situado bajo la cimentación hasta una profundidad igual a 1,5 B*.

Partiendo de estos datos, se calculará α3 como el mínimo de entre los dos valores siguientes:


Donde:
s = Espaciamiento entre las litoclasas expresado en m. Se utilizará el correspondiente a la familia de diaclasas que conduzca a un valor menor.

1m = Valor que se utiliza para hacer adimensional la expresión correspondiente.

RQD = Valor del parámetro «Rock Quality Designation», expresado en tanto por ciento.

4. Determinación de la resistencia a compresión simple de la roca sana
Para determinar el valor de qu, a utilizar en el contexto de estos cálculos, se utilizarán probetas de roca sana y se ensayarán según UNE 22950-1, una vez eliminadas las zonas de posible alteración.

Se procurará además que las probetas no tengan grietas o fisuras apreciables a simple vista.

Alternativamente se podrán utilizar otros ensayos, para obtener el valor de la resistencia a compresión, mediante correlaciones debidamente contrastadas.

Realizada una serie de ensayos, se debe elegir, como valor de cálculo de la resistencia, aquel que represente de forma razonablemente conservadora el valor medio estimado para la zona de afección. Habitualmente puede pensarse en aquel valor de la resistencia que represente la media indicada con una confianza razonablemente alta, por ejemplo un 95%.

5. Limitaciones del procedimiento
Una cimentación sobre roca queda comprobada frente a los modos de fallo de hundimiento, deslizamiento, vuelco y movimientos excesivos cuando la presión de servicio de la misma, calculada según se indica en 4.3.7 no sobrepase el valor de la presión admisible calculada como se refiere en 3 (con las especificaciones introducidas por los subapartados 1 a 4). Es decir, cuando:

El procedimiento de referencia está sometido, no obstante, a las siguientes limitaciones:

• La cimentación queda establecida en un terreno cuya pendiente no supera el 10%.
• La inclinación de las acciones no supera el 10%, (tg δ < 0,10). Si la inclinación de las acciones es mayor, la presión admisible debe reducirse multiplicando por el factor
i = (1,1 – tg δ)^3 y, además, realizar cálculos de comprobación de la estabilidad al deslizamiento y al vuelco, cuya seguridad no quedaría garantizada con las comprobaciones precedentes.

• No existe un flujo de agua con gradiente importante (I ≤ 0,2) en ninguna dirección.
• El área de apoyo es menor que 100 m2. En caso de ser mayor será necesario realizar cálculos específicos del movimiento de la cimentación según se indica en el apartado 4.8.
• En cualquier caso, la presión de servicio de una cimentación superficial en roca no superará el valor de 5 MPa, salvo justificación expresa realizada por algún procedimiento alternativo.

En caso de incumplimiento de alguno o varios de los requisitos inmediatamente referidos, deberán realizarse cálculos específicos para comprobar la seguridad de la cimentación. La descripción de tales cálculos se encuentra fuera del alcance de esta Guía.

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