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Mantenimiento de puentes de fábrica: patologías en cimentaciones superficiales

Las patologías en las cimentaciones son constituyen una de las principales causas de mantenimiento de la subestructura en puentes de fábrica. Estas patologías difieren en el caso de empleo de cimentaciones superficiales o zapatas con respecto a cuando se emplean cimentaciones profundas. A continuación recogemos un resumen de las primeras de ellas. Te invitamos a que des un repaso con nosotros.
 
De forma general, los daños sufridos por las cimentaciones superficiales corresponden a tres tipos:
  • daños de causa no estructural, debidos a la degradación de sus elementos;
  • daños debidos a un incorrecto funcionamiento estructural;  
  • daños producidos por un deterioro del conjunto suelo-cimentación.

 

A continuación se detallan en profundidad los tres tipos:

 

DAÑOS POR DEGRADACIÓN DE LOS ELEMENTOS:

Los daños generados por la degradación de los elementos podemos agruparlos de la siguiente manera:  

Arrastre y pérdida de elementos de protección:

Se trata de una de las patologías más frecuentes de las cimentaciones en contacto con cursos de agua. La escollera dispuesta alrededor o sobre las cimentaciones para brindar protección a la zapata se ve degradada o desplazada de su situación original con el paso del tiempo, provocando la exposición directa de la cimentación

 

CIM1

Arrastre de elementos de protección.

Fuente: “Inspección y diagnosis de los puentes ferroviarios de fábrica” ADIF.

 

Para lograr que estos elementos de protección sean lo más efectivos posible con el paso del tiempo, es necesario que los tamaños y pesos de las piedras que conforman la escollera de protección sean determinados en fase de diseño adecuadamente para garantizar la estabilidad de la misma.

 

Meteorización:

La meteorización se produce por la disolución de la cal de los materiales que conforman el cimiento, favorecida por la impureza de las aguas de los cursos naturales, junto con la pérdida de áridos que también los conforman. Evidentemente la acción erosiva del paso del agua es la que produce la degradación de los morteros y de los propios elementos de piedra. La situación del puente, con sus estribos y pilas en el cauce, es la que al reducir la sección de paso del curso del agua, hace que aumente la velocidad del agua a su paso entre las cimentaciones, siento más fuerte el efecto erosivo.

CIM3

Meteorización. Fuente: “Inspección y diagnosis de los puentes ferroviarios de fábrica” ADIF.

 

Arrastre de gravas y áridos

En cimentaciones de hormigón, la meteorización conduce al arrastre de las gravas y áridos, lo que va degradando de forma continua a la zapata.

 

CIM4

Deterioro en cimientos



DAÑOS POR INCORRECTO FUNCIONAMIENTO ESTRUCTURAL

Las patologías producidas por un mal funcionamiento estructural pueden originarse por las siguientes causas:

 

Asientos diferenciales: 

Estos asientos son producidos por las deformaciones o movimientos que se producen en la superficie de contacto de las cimentaciones con el suelo. Pueden producirse diferentes asientos dentro del mismo cimiento o ser distintos entre dos cimientos de elementos contiguos. En ambos casos esto produce, en general, daños sobre los elementos que apoyan en la cimentación (pilas, estribos, muros, etc.), más que en la cimentación en sí. En algunas situaciones incluso pueden verse dañados elementos de la superestructura, tales como el tablero o las bóvedas.

Generalmente los asientos no son “puros” si no que se encuentran concomitantemente actuando con alguno o varios giros (longitudinales y transversales), por lo que las patologías se acumulan y se producen simultáneamente, agravando seriamente las mismas.

 

CIM5

Asiento de una pila. Fuente: “Inspección y diagnosis de los puentes ferroviarios de hormigón”, ADIF.

 

Giro transversal:

Un giro de las cimentaciones de una pila o estribo en el eje transversal causa una asentamiento irregular de la plataforma, mayor de un lado que del otro. El efecto más inmediato de los giros transversales es la fisuración en diagonal (escalonada) de la pilas que apoyan sobre dicho cimiento, pero no debemos pasar por alto que ello también induce una torsión en la bóveda, hecho que causa el deterioro de esta e incluso puede afectar a los tímpanos.

 

Giro longitudinal:

Un giro de las cimentaciones de una pila o estribo de eje longitudinal (asentando más a un lado de la pila o estribo que del otro), en estructuras de bóvedas tiene unos efectos sumamente graves para la estructura, porque induce unos desplazamientos de los arranques de la misma, que producen a su vez que la clave de la bóveda descienda, hecho que genera nuevas “articulaciones” en la bóveda no previstas en diseño. Si se trata de una bóveda triarticulada, podría llegar a colapso.



DAÑOS POR EL DETERIORO DEL CONJUNTO SUELO-ESTRUCTURA:

Los deterioros del conjunto suelo-estructura son los generados por procesos de socavación, tanto generalizada como local. La socavación es uno de los procesos patológicos más importantes que se producen en puentes, especialmente en los de fábrica. Los mecanismos de socavación pueden verse afectados por la acción humana: el cambio de dirección de un curso de agua, la regulación de su caudal, o la construcción de nuevas obras en los márgenes de los cursos de agua, pueden afectar seriamente al comportamiento de la cimentación frente a las nuevas acciones del agua.

 

Socavación localizada:

Se produce tanto en las pilas como en los estribos, está originada por los torbellinos del agua de eje horizontal que se desarrollan alrededor de pilas o frente a los estribos. La componente vertical del flujo del agua arranca el material depositado en las adyacencias del cimiento en la parte de aguas arriba, el cual es arrastrado por la corriente, generando descalces de los cimientos.

 

CIM6

Socavación localizada en estribo. Fuente: “Inspección y diagnosis de los puentes ferroviarios  de fábrica”, ADIF.

 

Socavación generalizada:

Durante la crecida de los cursos de agua se produce un significativo aumento de la capacidad de degradación y erosiva de la corriente, lo cual genera una movilización del material del fondo de los mismos. Esta situación produce un desplazamiento de importantes espesores del lecho de los cursos de agua, desestabilizando dichos materiales, ya que o bien se producen aumentos de calado en el río o bien deposiciones de materiales más flojos (y fácilmente removibles) en su lugar.

 

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