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Cimentación

E n el año 1992 se construyó en la bahíasudoeste de la Isla de Mallorca, en Ba-leares, el Puerto Deportivo de Port

Adriano, albergando un total de 404 amarrespara embarcaciones de entre 6 y 18 metrosde eslora y 4.500 m2 de zonas comerciales.Este Puerto Deportivo ubicado en la Playa delToro, Municipio de Calvià, concentra actual-mente su actividad en el alquiler, venta y repa-ración de embarcaciones, además de albergaruna Escuela Náutica, un Centro de Buceo yotras instalaciones y servicios derivados de di-cha actividad.

La proximidad al Aeropuerto de Palma deMallorca y las buenas conexiones terrestres ymarítimas existentes han permitido que en tansólo 15 años el Puerto se haya consolidadocomo una de las referencias náuticas deporti-vas más destacadas de Baleares. Por estemotivo a finales del año 2007 comenzaron aejecutarse las Obras de Ampliación de PortAdriano, consistentes en la construcción de ungran Dique Exterior para 82 nuevos amarres deembarcaciones de hasta 60 m de eslora, 470nuevas plazas de aparcamiento y la ampliación

y reforma del Muelle Interior No Reflejante paraalbergar un Edificio de Servicios destinado prin-cipalmente a Locales Comerciales, Restauran-tes y 2 Escuelas de Buceo y Vela.

Una vez ya finalizados los trabajos relativosal Nuevo Dique Exterior y gracias a la protec-ción frente al oleaje aportada por esta cons-trucción, la ampliación de la dársena así logra-da ha permitido el comienzo de la remodela-ción del Muelle Interior. Inicialmente esta es-tructura actuaba como Antiguo Dique de Con-tención en la configuración previa del Puerto ytras la remodelación, consistente en una am-pliación en anchura y disminución de la longi-

tud del mismo, su función principal será la dealbergar el Edificio de Servicios y generar nue-vos amarres exteriores.

Esta singular construcción de arquitecturavanguardista, proyectada por el diseñador in-dustrial francés Philipe Starck, pretende dotara las instalaciones de elevada funcionalidad,originalidad y respeto por el medio ambiente.La finalización de las Obras y con ello, la ope-ratividad total del Puerto ha tenido lugar duran-te los primeros meses de este año 2012.

Cimentación inicialmente previstaHay que destacar que el Muelle Interior es elresultado de una ampliación en la anchuramedia del Antiguo Dique pasando de los 25 mde ancho en cabeza a los 50 m de que ac-tualmente dispone entre extremos de las vigascantil que sirven de amarre para las embarca-ciones, una vez finalizada la remodelación. Lalongitud actual de Muelle tras los trabajos esde 275 m, reduciéndose ligeramente respec-to de la antigua configuración con un dragadode material para facilitar el ensanche de la bo-cana del Puerto y con ello unas mejores con-diciones de acceso para las embarcaciones.

La sección transversal del Antiguo Diquepermitía distinguir claramente lo que suponía elmanto externo de protección frente al oleajedel propio Dique, formado por grandes bolosde escollera de naturaleza caliza y con aparen-te matriz limo-arenosa, del material propio delNúcleo central del Dique, formado por rellenostodo-uno de matriz arenosa pero con una gra-

El presente artículo expone la construcción y, en especial, los trabajos decimentación, para las obras de ampliación de Port Adriano en el término de Calviá(Baleares) con un gran dique exterior, nuevas plazas de aparcamiento y ampliacióny reforma del muelle interior. La cimentación mediante micropilotes autoperforantesTitan ha sido ejecutada por Dekon, técnicas de Perforación, S.L., como subcontratistade FCC Construcción, S.A., adjudicataria del conjunto de la obra.

Cimentación mediante micropilotaje autoperforanteTitan en la zona comercial de la ampliación

de Port Adriano (Isla de Mallorca)Palabras clave: ARMADURA, AUTOPERFO-RANTE, CARGA, CIMENTACIÓN, DIQUE,

ENSAYO AXIAL, INYECCIÓN, MICROPILOTE,PERFORACIÓN, PUERTO, TRACCIÓN.

� Carlos ROCA CERDÁ, I.C.C.y P.DEKON, Técnicas de Cimentación, S.L.

� Vista del Nuevo Dique Exterior ya terminado y la plataforma en construcción del NuevoMuelle Interior.

� Arquitecturade la ZonaComercial(Edificio deServicios) ydecoraciónde las zonascomunes.

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Cimentación

nulometría mucho más continua por la presen-cia de limos arcillosos y la ausencia total de es-collera portuaria.

Para la cimentación de la Zona Comercialsobre terrenos del antiguo dique (terrenos ga-nados íntegramente al mar), el proyecto plan-teaba la solución de encepados para pilarescon cimentación profunda por micropilotes,como la solución más adecuada dados loscondicionantes del proyecto. Además la exis-tencia de estos grandes bolos de escollera deroca caliza en gran parte de la superficie de lacimentación obligó a descartar la posibilidadde emplear cualquier tipología de pilote prefa-bricado o de pilote in situ, por la enorme difi-cultad que supone la hinca o la perforación degran diámetro con la presencia de bolos dedimensiones incluso métricas y elevadísimadureza que obligaría al uso indiscriminado deútiles de perforación tipo trépano con los ele-vados costes y falta de rendimiento que elloimplicaría.

La solución inicial para la cimentación delos pilares del Edificio de Servicios contempla-ba la ejecución de 687 micropilotes de 21 mde longitud y 160 mm de diámetro en gruposde hasta 5 micropilotes por Encepado. La ar-madura del micropilote está prevista con per-fil tubular de acero de calidad TM-80 (5.600kg/cm2 de límite elástico), de dimensiones88,9 mm de diámetro exterior y 9 mm de es-pesor, con revestimiento provisional recupera-ble para la perforación, de diámetro 152 mm einyección I.R.S. a través de válvulas antirretor-no (sistema de tubo-manguito) disponiendouna válvula cada metro en la zona de bulboadherente. Precisamente la longitud de cadamicropilote estaba condicionada por la nece-sidad de empotrar al menos 6 metros en elestrato de margas existente bajo el lecho ma-rino a unos 15 m de profundidad. A nivel gra-nulométrico, este estrato competente estabaformado por arcillas margosas marrones conabundantes niveles granulares de elevada du-reza y valores medios en el ensayo presiomé-trico de 38 kg/cm2 de presión límite, valor deimportancia decisiva para el dimensionamien-to del micropilotaje.

Para el cumplimiento de plazos que permi-tiera la entrega final de esta parte de la Obrapor parte de la empresa constructora al pro-pietario de las instalaciones a primeros del año2.011, se establece un plazo máximo de 6 se-manas para la ejecución del micropilotaje du-rante el período estival del año 2.010, debién-dose adecuar el horario de trabajo con objetode causar las menores molestias posibles alos usuarios de la Playa del Toro, de las Insta-laciones Portuarias y de los alrededores, queseguían a pleno funcionamiento a niveles co-rrespondientes a temporada alta en Palma deMallorca.

Resultados de las primeraspruebas efectuadasTras el estudio pormenorizado de los datosaportados por un extenso estudio Geotécnicocon un total de 15 Sondeos a rotación con ex-tracción de testigos a profundidades superio-res a los 20 m, se decidió acometer una pe-queña campaña de pruebas iniciales en 2 fa-ses para conocer los posibles problemas quepudieran surgir durante las perforaciones y de-terminar la idoneidad del sistema a emplear.

Tras la ejecución de estas pruebas inicialescon el sistema de micropilotaje previsto en pro-yecto (micropilote convencional I.R.S. de arma-dura tubular), las dificultades a las que huboque hacer frente fueron los siguientes:

1) Debido a la necesidad de encamisar pro-visionalmente los 15 primeros metros porla presencia de materiales inestables derelleno, se obtenía un muy bajo rendi-miento por equipo de Perforación (de 20a 30 ml/día) por la compleja maniobra derecuperación de la doble tubería (encami-sado exterior y varillaje interior de perfora-ción) y posterior introducción de la arma-dura estructural del micropilote.

2) La prácticamente nula admisión de le-chada de cemento lograda en las válvu-las de reinyección ubicadas en la zona debulbo (arcillas margosas muy compac-tas), haciendo uso de obturadores dobleshinchables para garantizar la selectividadde la válvula, incluso a presiones de 60bares claramente superiores a la presiónlímite del terreno (38 kg/cm2), ponía encuestión si la consideración de micropilo-te con inyección I.R.S. con una fricciónlateral de cálculo (rozamiento por el fuste)muy superior al micropilote con inyecciónI.U. se ajustaba al micropilote realmenteejecutado.

3) Tras completar la ejecución de varias uni-dades se observó un elevado desgaste yalgunas roturas de los útiles de perfora-ción (tallantes, espigas y vástagos, cabe-zales de inyección) por la elevada fricciónlateral del revestimiento provisional exte-rior en el avance en la zona de escollera yla tremenda oposición a la perforación in-terior tanto con la técnica de martillo enfondo con tallante reforzado (perforacióncon aire comprimido) como con martilloen cabeza a rotopercusión (con aguacomo fluido de perforación) por la durezade los bolos de origen calizo de los pri-meros metros. En alguna de las perfora-ciones se detectó pérdida de la tuberíaexterior de revestimiento por aplasta-miento contra la escollera y la deforma-ción de las roscas de las uniones de em-palme entre distintos tramos de encami-sado, lo cual alertaba del peligro de tener

que anular la ubicación de dicho micropi-lote en el punto inicialmente replanteadopor imposibilidad de recuperación delmaterial perdido.

4) Por último se comprobó la dificultad paralograr el sellado completo del micropilotepor fugas y filtraciones de lechada en lazona superior, debido a la permeabilidadde los rellenos de escollera. Esta elevadapermeabilidad venía dada por el lavadocontinuo durante años de la matriz inter-na limo-arenosa de los rellenos por el in-tenso oleaje a los que estuvo sometido elantiguo dique y a la necesaria ubicaciónde la plataforma de trabajo para las per-foraciones a tan solo medio metro sobreel nivel del mar.

La resolución de los problemas yla toma de decisionesAnte las dificultades surgidas, se adoptaron lassiguientes decisiones de carácter técnico:

1) Debido al gran número de Sondeos reali-zados en el Dique y a la determinación dela cota variable de aparición del estratoresistente de fondo, se pudo estableceruna discretización más ajustada de laslongitudes previstas de las perforacionespara el cumplimiento de los criterios deempotramiento mínimo, que terminaroncon la definición de micropilotes de 20 a23 metros de profundidad según la zonadel Muelle afectada, generando un ahorroeconómico producto de un ajuste de lon-gitudes unitarias del micropilotaje.

2) Se decidió variar la tipología de micropilo-te prevista, sustituyendo la ejecución demicropilotes convencionales de 160 mmde diámetro con armadura tubular TM-80de 88,9 x 9 mm e inyección I.R.S. a mi-cropilote autoperforante de 130 mm dediámetro Ischebeck Titan 73/45 e inyec-ción I.C.S. (inyección continua simultá-nea). La técnica autoperforante permiteen una única maniobra perforar, armar einyectar y no requiere encamisado provi-sional pues técnicamente facilita la estabi-lidad del terreno perforado por la satura-ción con partículas de cemento que su-pone la inyección continua durante la per-foración con lechadas pobres en cemen-to (relación A/C = 1:1 o superior) y la me-jora de la capacidad soporte del terrenocircundante precisamente por esto. Aúnasí los desprendimientos de terreno mu-chas veces inevitables pueden ser apar-tados con una insistente limpieza de lostaladros en fase de perforación, con ma-niobras ascendentes-descendentes delmicropilote apoyadas por una rotopercu-sión en cabeza o incluso pasar a formarparte del producto final convirtiendo una

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lechada de cemento de alta calidad en unmortero por la adición de árido a la mez-cla final. Esta decisión vino avalada por la ejecu-ción de un total de 10 micropilotes auto-perforantes en fase de pruebas y su co-rrespondiente prueba de tracción para lacomprobación de su capacidad de cargapor el fuste.

3) Fue necesario el empleo generalizado debocas duras de perforación de cruz deacero templado de diámetro 130 mm,con óptima capacidad de corte y pene-tración en la zona de empotramiento enmargas, y en algunos casos en combina-ción con bocas superduras de botonesreforzadas con carburo de tungsteno,cuando la perforación se topaba con bo-los calizos de gran dureza. Obviamente laselección de un diámetro de perforaciónmenor al de proyecto permite concentrarla energía de rotopercusión en una zonamás limitada, facilitando el avance pero,por el contrario, implica necesariamenteuna mayor longitud de bulbo para lograruna misma superficie lateral de contactoentre el micropilote y el terreno que garan-tice el no hundimiento del mismo. La correcta selección de la boca de per-foración de partida fue un criterio decisivopara lograr un avance óptimo en las per-foraciones.

4) Para solucionar los problemas de selladode los últimos metros, y tras probar, en-tre varias técnicas posibles, el empleo deaditivos especiales para reducir la fluidez

de las mezclas de inyección, se decidió,en primer lugar, tratar de garantizar un ni-vel de inyección lo más elevado posibleen las perforaciones, siempre a una dis-tancia máxima inferior a 4,50 metros delas bocas de los taladros y combinadocon el empleo de un Mortero M-35 es-pecial con cemento SR de consistenciafluida, vertido por gravedad desde laboca de las perforaciones una vez termi-nado el micropilote correspondiente ydentro de la misma jornada de trabajo.Este Mortero de sellado, con una dosifi-cación de 400 kg/m3 de cemento Tipo I52,5 N/SR, presentaba un contenido dearena caliza 0-4 mm de 1.700 kg/m3,con una relación Agua-Cemento-Arenaen peso de 1–2-4,25 y en combinacióncon 2 aditivos plastificantes reductoresde agua (Mira 56 y Daracem 200), per-mitió el sellado completo de los micropi-lotes de manera exitosa en la totalidadde los casos, tal y como pudo compro-barse tras varios rebajes de prueba efec-tuados incluso con cámaras sumergiblesde filmación subacuática.

5) Con el objetivo de lograr el cumplimientode plazos establecidos fue necesarioemplear un total de hasta 6 equipos dePerforación de gran tonelaje con poten-tes martillos en combinación con 6 equi-pos compactos de Inyección (mezclado-ra, agitador y bomba de inyección), unopor cada Sonda de Perforación, de ma-nera que se garantizara la autonomía delos Equipos en las maniobras de perfora-ción e inyección, con un montaje de en-vergadura con grandes depósitos inter-medios de almacenamiento de agua yun despliegue notable de medios mate-riales y humanos para coordinar los tra-bajos. Además la ejecución de la cimen-tación se solapaba con actividades dedragado de la punta del Dique y la cons-trucción de la nueva viga cantil del lateralampliado para los nuevos amarres.

6) Para validar el comportamiento final delos micropilotes se efectuaron un total de9 ensayos Axiales de Compresión y másde 15 ensayos Axiales de Tracción (En-sayos de Aceptación) a niveles de Car-gas de 90 toneladas, un 25% superioresa la carga de Servicio prevista de 72 t,con resultados plenamente satisfactoriosen la totalidad de los casos y avaladospor el Laboratorio externo de Control deCalidad.

La protección anticorrosión delmicropiloteNo hay duda de que uno de los aspectos quemás atención requiere en cualquier obra quedisponga de elementos sumergidos en am-biente marino es precisamente la protecciónanticorrosión de las estructuras, especialmen-te cuando existen armaduras metálicas pasi-vas susceptibles de debilitarse por pérdida desección efectiva cuando esta corrosión esacentuada. La corrosión en sí supone la forma-ción de zonas anódicas en el metal que termi-nan con su disolución y la pérdida parcial delas propiedades físico-químicas de las que elmetal gozaba.

Para el Análisis de la Corrosión de las arma-duras estructurales de los Micropilotes, se con-sideró como Documento de referencia la Guíapara el Proyecto y la ejecución de Micropilotesen Obras de Carreteras (2006), publicada por laDirección General de Carreteras, dependientedel Ministerio de Fomento que denominaremosen adelante La Guía. Dicho Documento formaparte de una serie Normativa de Instruccionesde Construcción que trata de refundir en unúnico escrito todos los aspectos constructivosy de diseño de Obras de micropilotes en Espa-ña, constituyendo actualmente uno de los po-cos Documentos de referencia a este respecto.

La Guía establece la obligatoriedad de pro-teger frente a la corrosión tanto las armadurasde los micropilotes como el resto de elementosmetálicos de los mismos, como pueden ser losmanguitos externos roscados de unión entre

� Acopio de armadura autoperforante -autoinyectante.

� Placa de reparto y lecho de arena paraEnsayo de Tracción.

� Detalle delEnsayo deCompresión: 2 micropilotesexternos dereacción(traccionados), 1 micropilotecentral para elEnsayo(comprimido),comparadoresdigitales paramedición deacortamientos,pistón del gatode tesado y vigasde reacción.

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tramos de armadura, ya que esta misma veníamodulada en tramos de 3 metros para su em-palme posterior en obra.

Las consideraciones de la Guía a este res-pecto se materializan en garantizar un recubri-miento mínimo de lechada de cemento paraprotección de la armadura y la obligatoria con-sideración, ya desde proyecto, de una reduc-ción efectiva del espesor nominal de la arma-dura por efecto de dicha corrosión, indepen-dientemente de las protecciones adicionalesde las que se haga uso.

En cuanto al recubrimiento mínimo exigibleen Micropilotes inyectados con lechada de ce-mento y sometidos a esfuerzos de compre-sión, el valor prescrito por la Guía es de 20mm, debiéndose garantizar una diferencia mí-nima entre el diámetro de perforación del mi-cropilote y el diámetro exterior de la armaduratubular de al menos dos veces este recubri-miento mínimo. En nuestro caso, siendo la ar-madura de diámetro exterior 73 mm (Øperfo-ración – Øarmadura = 130 – 73 = 57 mm), sesuperaba así los 40 mm mínimos requeridos.

Por otra parte la Guía propone el empleode cementos Especiales para ambientesagresivos, entre otras medidas adicionales.Ello se tradujo en el empleo de Cemento 42,5

con la característica Sulforresistente SR espe-cial para ambientes marinos, tanto durante laperforación de los taladros con una relaciónA/C próxima a 1:1 en peso para la saturacióndel terreno como para la inyección principalcon una relación A/C de 0,4. En el empleo deMortero para el relleno superior del micropilo-te también se hizo uso de la característica SRen el cemento utilizado.

El segundo aspecto que considera la Guíaes, a falta de una Justificación expresa delproyecto, la reducción del espesor de arma-dura por efecto de la corrosión, a través delos valores proporcionados por la Tabla I, enfunción de la vida útil exigible al micropilote y

la naturaleza de los terrenos en los que se haperforado. De esta manera, la Guía proponeadoptar las siguientes reducciones de espesorde la armadura a considerar, en mm.

Es evidente que a falta de más considera-ciones, parece razonable adoptar una reduc-ción de espesor correspondiente a un terrenocon rellenos superiores (terreno ganado al mar)de naturaleza agresiva y con una compacta-ción despreciable. Considerando una vida útilde la estructura por encima de los 50 años, seadoptaría un valor próximo a los 3.25 mm dereducción de espesor de armadura por efectode la corrosión en ambiente marino.

Por otra parte, es importante destacar a

� [TABLA I].- Reducción de espesor de la armadura del micropilote, en mm, por efecto de la corrosión.

Cimentación

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MUROS PANTALLA

ANCLAJES

MICROPILOTES

INYECCIONES Y RECALCES

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este respecto el papel desempeñado por lasroscas especiales continuas tipo Titan de lasarmaduras, que con una relación de 0,13 en-tre la altura de los nervios y la separación delos mismos en las armaduras, además decumplir con la Norma DIN 488 sobre acerospara hormigón armado, supone una alta ad-herencia entre lechada y armadura y la propiarosca proporciona un recubrimiento mínimode lechada de protección frente a dicha corro-sión por la presencia de estos nervios.

A este respecto, la Norma UNE-EN 14199:2006, de Ejecución de trabajos geotécnicosespeciales: Micropilotes prescribe la obligato-riedad de los tubos metálicos de sección hue-ca que se empleen para la ejecución de mi-cropilotes de cumplir los requisitos exigidos enla Norma EN 10210, como así sucede con lasarmaduras Titan.

En cualquier caso, y dadas las especialescondiciones de la Obra en relación a la incer-tidumbre generada por la posible discontinui-dad en la inyección en la zona superior del mi-cropilote, el fabricante de las armaduras ga-rantizó, a través del Certificado correspon-diente, que en ambientes de máxima agresivi-dad y sin recubrimiento alguno de lechada decemento ni protección adicional, la armadurapuede presentar una pérdida de diámetroefectivo a 60 años por corrosión máxima de2.9 mm, que respecto de una armadura deárea de acero de 2.240 mm2 supone una pér-dida de sección útil a 60 años inferior a un13%, valor perfectamente asumible sin másque considerarlo en los cálculos estructuralesde dicha armadura resistente. El motivo deesta alta resistencia al avance de la corrosiónestá basado en la calidad del acero especialde grano fino ST 550/750 empleado en la fa-bricación de las armaduras Titan.

Una aproximación al dimensiona-miento de los micropilotes autoperforantesEs evidente de cualquier proyecto de cimenta-ción como la del edificio de Servicios de PortAdriano debe partir de considerar unas cargasNominales por Micropilote, un diámetro de mi-cropilote efectivo, una armadura necesariapara soportar dichas cargas con seguridad yuna longitud de micropilote tal que permitatransferir dichas cargas al terreno, sin provocarel hundimiento del mismo.

Así pues, dos son los análisis que debenconsiderarse en el cálculo de cualquier proyec-to de micropilotes. El primer análisis es un aná-lisis estructural, que implica la necesidad deque el micropilote, como elemento resistenteaislado sea capaz de soportar las cargas paralas cuales ha sido diseñado. El segundo análi-sis estudia la vertiente geotécnica del proble-ma, que implica la necesidad de encontrar unterreno lo suficientemente competente paraabsorber la carga que el micropilote le transfie-re. Ambos análisis, que aparentemente son in-dependientes, en realidad no lo son del todo,como se verá a continuación, pues incluso laresistencia estructural de un micropilote some-tido a esfuerzos de compresión depende, almenos en una pequeña porción, del nivel decoacción lateral que el terreno impone sobre elpropio micropilote, por efecto de un posiblepandeo del mismo.

Actualmente la Bibliografía a la que en Es-paña se recurre para estudiar el problema dequé diámetro de micropilote considerar, quésección de armaduras debemos escoger yqué longitud debemos dar al micropilote parasoportar con seguridad las cargas se concen-tra en la Guía a la que anteriormente se ha he-cho referencia y Un método para el Cálculo delos Anclajes y de los Micropilotes inyectados,en adelante el Método de Bustamante, textobásico de referencia para abordar cualquiercálculo de esta naturaleza, publicado por Mi-chel Bustamante en 1986 y ratificado por élmismo en publicaciones posteriores.

Análisis Estructural según “el Métodode Bustamante”En este tipo de análisis, el Método de Busta-mante se limita exclusivamente a dar una úni-ca recomendación práctica que, para el casode micropilotes permanentes sometidos a es-fuerzos de compresión exclusivamente, comoera el caso de Port Adriano, se basa en selec-cionar una armadura resistente únicamente enfunción de la carga de servicio prevista para elmicropilote. De esta manera, dicha carga nodebiera superar el 50% de la carga en el límiteelástico de la armadura. Nada se dice pues deotros factores como la carga de rotura, lascondiciones de ejecución, la resistencia carac-

terística de la lechada de la inyección, el tipode unión entre armaduras, etc.

Análisis Estructural según “la Guía”En cambio es muy completo el estudio quehace La Guía a este respecto, obligando alcumplimiento de la condición de que la resis-tencia estructural del micropilote supere el valordel esfuerzo axil de cálculo, obtenido a partir deacciones mayoradas transmitidas al cimiento.

El esfuerzo axil de cálculo es una condiciónindependiente del micropilote y exclusivamen-te de transmisión de los pilares de la estructu-ra del Edificio a los encepados previstos, re-partiéndose esta bajada de cargas a partesiguales entre el número de micropilotes previs-tos para cada encepado (reparto isostático decargas, muy frecuente en cimentaciones). Unahipótesis ciertamente conservadora a tener encuenta en los cálculos es suponer que la tota-lidad de la carga del pilar debe ser absorbidapor los micropilotes y nada por el terreno deapoyo del encepado previsto, especialmentecuando se desconfía en el nivel de compaci-dad de los rellenos superiores. En el caso delos micropilotes estudiados, este esfuerzo axilde cálculo mayorado se cuantificó en 72 tone-ladas por micropilote.

Según la Guía, la resistencia estructural delmicropilote depende de la resistencia a com-presión de la lechada de las inyecciones, de laresistencia del acero de las armaduras estruc-turales, del grado de confinamiento lateral queel terreno impone sobre el micropilote y un fac-tor de seguridad adicional que depende de latécnica de inyección del micropilote, la natura-leza del terreno atravesado y el sistema de

� Detalle de la rosca especial continua tipoTitan y el elevado diámetro efectivo obtenido.

� Detalle de zona de bulbo de unMicropilote Titan

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perforación empleado. Además, incorpora pe-nalizaciones a esta resistencia muy interesan-tes basadas en aspectos como la pérdida desección efectiva por efecto de la corrosión delas armaduras, la debilidad que proporciona almicropilote disponer uniones entre tramos dearmaduras de menor resistencia que la propiaarmadura base o las menores garantías de uncorrecto sellado de las inyecciones por falta derevestimiento de las perforaciones, entre otrosaspectos.

La expresión pues para el cálculo de la resis-tencia estructural de un Micropilote sometido aesfuerzos de compresión, según la Guía es:

Nc,d = ((0,85 • Ac• fcd) + (As• fsd) + +(Aa• fyd )) • R / (1,20 • Fe)

donde:

Nc,d = Resistencia Estructural del micropilote someti-do a esfuerzos de compresión. Deberá ser ma-yor o igual que el esfuerzo axil de cálculo, obte-nido a partir de acciones mayoradas.

Ac = Sección neta de lechada o mortero, descon-tando armaduras. Se debe usar el diámetro no-minal del micropilote.

fcd = Resistencia de cálculo del mortero o la lechadade cemento = fck / Fc.

fck = Resistencia característica de la lechada de ce-mento o mortero a compresión simple a 28días de edad.

Fc = Sección neta de lechada o mortero, descon-tando armaduras. Se debe usar el diámetro no-minal del micropilote.

As = Sección total de las barras de acero corrugadolongitudinales.

fsd = Resistencia de cálculo del acero de las barrascorrugadas = fck / Fs. Deberá tomarse un va-lor no superior a 400 Mpa.

fsk = Límite elástico del acero de barras corrugadas.Deberá tomarse 400 ó 500 Mpa, según seaacero B-400-S ó B-500 S.

Fs = Coeficiente parcial de seguridad para el acerode las barras corrugadas. Se tomará Fs = 1,15.

fvd = Resistencia de cálculo del acero de la armadu-ra tubular. Se tomará fvd = fv / Fa

fv = Límite elástico del acero de la armadura tubu-lar. Valor proporcionado por el fabricante.

Fa = Coeficiente parcial de seguridad para el acerode la armadura tubular. Se tomará Fa = 1,10.

Aa = Sección de cálculo de la armadura tubular deacero, considerando la reducción de espesorpor efecto de la corrosión, y la reducción por eltipo de unión entre tramos;

Aa = (π / 4)• ((de-2re )2-di

2)•Fu,c

de = Diámetro exterior nominal de la armadura tubular.di = Diámetro interior nominal de la armadura tubular.Fu,c = Coeficiente de minoración del área de armadu-

ra tubular en función del tipo de unión (compre-sión). Valor tabulado.

Fe = Coeficiente de influencia del tipo de ejecuciónque tiene en cuenta la naturaleza del terreno yel sistema de perforación. Valor tabulado por laGuía.

R = Factor empírico de pandeo, que depende de lacompacidad del terreno.

R = 1,07 - 0,027 • Cr <= 1

Cr = Coeficiente adimensional que tiene en cuenta eltipo de coacción lateral del terreno. Valor tabu-lado por la Guía.

dn = Diámetro nominal del micropilote.

Para un micropilote armado con un tuboIschebeck Titan 73/45, de diámetro exterior/interior (mm), con una carga de rotura de1.575 kN y una Carga en el límite elástico de1.270 kN, considerando la lechada como decemento Portland Tipo I con una resistenciacaracterística de 300 kg/cm2 y un coeficientede sobreperforación de al menos un 20% adi-cional, asociado a la técnica de micropilote Au-toperforante con inyección simultánea en unamarga alterada (valor conservador), se obtiene:

Nc,d = 73,5 t > 72 tPor tanto, la resistencia estructural de un mi-

cropilote Autoperforante Titan 73-45, con man-guitos externos roscados para empalme de ar-maduras y con un diámetro de perforación de130 mm, si se inyecta con lechadas de cemen-to que rebasen los 300 kg/cm2 de resistenciacaracterística, supera las 72 t requeridas parala solicitación máxima mayorada prevista.

BULONES,MICROPILOTES

Y ANCLAJESAUTOPERFORANTES

ISCHEBECK IBERICA, S.L.Dpto. de Anclajes y Micropilotes de Inyección

Plaza Alcálde Joan Miralles, 3 local. 08206 SABADELL (Barcelona)

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Análisis Geotécnico según “el Métodode Bustamante”Por todos es conocido que la potencia del mé-todo de Bustamante está precisamente justifi-cada por la sistemática que desarrolla encuanto al dimensionamiento de longitudes delmicropilote, de acuerdo con las resistenciasaportadas por el terreno. Su método, de natu-raleza casi totalmente empírica, está basadoen un total de 120 ensayos de arrancamientode anclajes y de micropilotes en diferentessuelos en Francia, e incorporando a su estudiovalores proporcionados por otros autores co-mo Ostermayer, Koreck, Scheele, o Fujita.

La metodología, de análisis muy sencillo,consiste en estimar la resistencia por el fustedel terreno (también llamada fricción lateralunitaria o adherencia límite) en base a la tipo-logía de inyección empleada para el micropilo-te (I.U. o I.R.S.), granulometría del terreno (ro-coso, granular o cohesivo) y nivel de compa-cidad del mismo (Ensayos presiométricos oSPTs). Posteriormente se aplica un cierto co-eficiente de Seguridad global. Todo ello, juntocon el área prevista de contacto entre la in-yección y el terreno, estima la Longitud nece-saria de bulbo adherente Ls para resistir lassolicitaciones previstas según la expresión:

Ls = (Fs • TL) / (π • α • Dperf • qs )donde:

Ls = Longitud del bulbo adherente del micropilote,necesaria para absorber las cargas previstas.

Fs = Coeficiente de Seguridad según el sentido dela solicitación (tracción o compresión), y segúnse trate de micropilote o anclaje.

TL = Capacidad máxima de Carga del Micropilote oAnclaje.

α = Coeficiente de Sobreperforación del micropilote.Es un coeficiente adimensional que depende deltipo de inyección efectuada y la granulometría delterreno. Adopta valores desde 1,10 hasta 1,80.

Dperf =Diámetro de perforación del micropilote.qs = Fricción lateral unitaria (rozamiento por el fuste).

Obtenida mediante tablas basadas en valoresempíricos de ensayos, en función del tipo de te-rreno, la compacidad del mismo y la técnica deinyección empleada.

El Método de Bustamante, a diferencia deLa Guía, a través del coeficiente α de Sobre-perforación tiene en cuenta el efecto de incre-mento de diámetro efectivo respecto del diá-metro de perforación del micropilote según latécnica de la inyección y para ello prescribeunos valores de volumen de lechada mínimanecesaria aconsejable para lograr este desea-ble incremento de diámetro. Además da todauna serie de recomendaciones de presionesmínimas, máximas, caudales mínimos, máxi-mos y número de pasadas por cada válvula dereinyección para poder considerar una inyec-ción como I.R.S. a efectos de cálculo, con lamejora de fricción lateral unitaria que ello pro-porciona respecto a una inyección única I.U.

En cuanto a la técnica Autoperforante, es sa-bido que el hecho de efectuar la perforación

con una inyección simultánea de lechada pobreen cemento y a una cierta presión determinaunos consumos de cemento globalmente simi-lares a los que se obtienen con una inyecciónI.R.S. A este respecto existen estudios que ava-lan que en micropilotes autoperforantes-autoin-yectantes se movilizan fricciones laterales delmismo orden que las que se logran pues conun micropilote con I.R.S., que en la práctica su-ponen mejoras de entre un 15% a un 30% de lafricción lateral unitaria respecto de un micropilo-te I.U. que, junto con el efecto del incrementodel diámetro efectivo proporcionan globalmenteresistencias por el fuste de entre un 30% a un60% mayor, dependiendo de los casos.

En el caso de Port Adriano, con un coefi-ciente de Seguridad de 2,00 para micropilotespermanentes a compresión, una carga unitariaprevista de 72 toneladas, un coeficiente de So-breperforación de 1,20 (marga alterada e inyec-ción I.R.S.), un diámetro de perforación de 130mm y un valor de fricción lateral unitaria de 45t/m2, proporcionó una longitud necesaria demicropilote de 6,50 m de empotramiento en elestrato competente situado a profundidadesmedias de 16 m, lo cual determinó longitudesde micropilotaje necesarias de 21 a 24 m/ud.

Adicionalmente, el Método de Bustamantepermite, con grandes reservas para ello, adop-tar una resistencia posible por la punta del mi-cropilote adicional a la resistencia por el fustecuantificada en un 15% de este valor último, locual, debido a la linealidad del método pro-puesto, permitiría reducir un 13% más esta lon-gitud de sellado prevista, hecho que no se tuvoen cuenta en el diseño del lado de la seguridad.

Análisis Geotécnico según “La Guía”En este aspecto, la Guía supone una claraadaptación del Método de Bustamante, conalgunas mejoras adicionales, como considerarreinyecciones repetitivas pero no selectivas(I.R.) a través de una interpolación media en-tre los valores de fricción lateral unitaria de unI.R.S. y los de un I.U., el aspecto de conside-rar valores de fricción lateral superiores a losconsiderados por Bustamante y, además, fric-ciones constantes a partir de un cierto valorde alta compacidad del terreno. Por contra,no posibilita la adopción de coeficientes desobreperforación respecto del diámetro nomi-nal de la perforación.

Otro aspecto interesante de esta metodolo-gía es que además propone un Método alterna-tivo de Cálculo Teórico, basado en la determina-ción del rozamiento por el fuste a partir de losparámetros geotécnicos del terreno (cohesiónefectiva, ángulo de rozamiento del terreno, ten-sión horizontal efectiva a la cota del bulbo, etc.)ajenos a correlaciones de carácter empírico.

Por último, recomienda expresamente queel método de determinación de la longitud del

bulbo adherente se base en Ensayos de Car-ga in situ. A este respecto, en Port Adriano enfase de pruebas se ejecutaron 4 micropilotesAutoperforantes con 15 metros de longitud li-bre enfundada para salvar los rellenos supe-riores, 6 metros de bulbo adherente y consolicitaciones a axil de tracción de 90 tonela-das que no produjeron arrancamiento del mi-cropilote, lo cual validó el sistema de ejecu-ción planteado, la armadura autoperforanteprevista, la técnica de inyección probada y lalongitud de micropilote resultante, a partir deun bulbo de 6,50 m. Además, del lado de laseguridad quedaban los 15 metros de relle-nos superiores cuya resistencia por fuste nose consideró en los Ensayos iniciales y la re-sistencia por la punta ya comentada.

Finalmente se efectuaron un total de 9 en-sayos adicionales de Compresión y 15 ensa-yos de Tracción, todos ellos por Laboratorioacreditado y según Procedimiento previamen-te aprobado por la D.F., con resultados plena-mente satisfactorios en la totalidad de los ca-sos. v

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� Panorámica general de los equipos deperforación

� Ficha técnica de la Obra.

Port Adriano.Mont: Maqueta art Geocontrol 07/11/12 22:42 Página 28