Introducción a la distribución de las cargas a través del terreno.


Sin duda uno de los puntos más escabrosos y que incluso los programas de elementos finitos difieren en su interpretación a la hora de calcular estructuras subterráneas es cómo afectan a las mismas las cargas bien sean superficiales o bien sean intermedias a la estructura.

Esta indefinición acaba desembocando, como prácticamente todas las indefiniciones, en una sobrestimación de los esfuerzos y por tanto en el sobredimensionamiento estructural.

La transmisión de las cargas al terreno, sea cual sea su origen, plantea un complejo problema de interacción entre los tres elementos implicados: el generador de la carga (bien sea estructura estática o carga temporal), la estructura subterránea en sí y el terreno.

El tener estos tres actores compartiendo escenario hace aumentar geométricamente el número de factores con influencia, y por tanto, los errores de interpretación.

Los principales factores a considerar en dicho proceso de interacción serán el tipo y características del terreno, la forma y dimensiones de la estructura y la rigidez relativa terreno-generador de cargas y terreno-estructura subterránea.

Aparte de la rigidez de la cimentación, la propia rigidez de la estructura a cimentar inducirá también restricciones al movimiento y a la respuesta asociada del terreno.

En el caso más general, cuando el terreno tienda a asentar por efecto de la presión aplicada, la estructura, en función de su rigidez, redistribuirá sus esfuerzos, modificando a su vez las solicitaciones sobre los cimientos y el terreno. La situación de equilibrio final dependerá por tanto de la rigidez relativa del conjunto de los tres elementos.

La inexistencia de métodos analíticos de control y lo heterodoxo de las hipótesis que pueden plantearse en los programas de elementos finitos, termina en que muchas veces se acaba recurriendo a métodos empíricos analíticos con demasiados años de antigüedad, pero que permiten resultados consistentes con hipótesis no excesivamente conservadoras. No deja de sorprender, sin querer minusvalorarlo como solución, encontrar actualmente anejos de cálculo que aun recurren a la Carta de Newmark para dichas estimaciones.

Así es por ejemplo en el caso en el que se busca la reducción de los valores de cargas verticales aplicadas en superficie en una estructura subterránea y como el método aproximado 2:1 (V:H), que es uno de los primeros métodos para encontrar el incremento de esfuerzo vertical (∆σz) en el suelo, a una profundidad (z) cualquiera, debido a una carga uniformemente distribuida (q) colocada en una superficie rectangular de ancho (B) y largo (L), fue el método de la pendiente 2:1 (V:H), método que es aproximado pero tiene la ventaja de que es muy sencillo y simple.

Este método supone que la zona o área donde la carga (q) actúa, se va distribuyendo en el medio (suelo), ampliándose, desde la de contacto (B x L), hasta una zona más grande que va a ser función de la profundidad, y que va a ir creciendo con una pendiente 2:1 (V:H).

Un poco más exacto y con resultados más acordes a la realidad son las distribuciones horizontales de las cargas verticales en estructuras de contención como muros o pantallas.

En estos elementos la sobrecarga bien sea indefinida (hipótesis conservadora de por sí) o limitada se convierte en cargas horizontales en función de un único factor como es el ángulo de rozamiento interno.

De por sí, esta afirmación, es decir, el limitar los factores actuantes, (los tres factores a los que se hacía referencia anteriormente) a uno sólo ya puede considerarse como una burda aproximación pero como se comentaba anteriormente, permite la obtención de resultados, con hipótesis universalmente adoptadas, que aunque siempre se encuentran del lado de la seguridad son constructivamente razonables.

Estas consideraciones se han tenido en cuenta a la hora de realizar las comprobaciones estructurales de los elementos que se han dimensionado en el Proyecto de Regeneración de los Pavimentos de la Pista 18R-36L Barajas, donde las hipótesis de cálculo de las cargas tanto estáticas como dinámicas que se consideraban, tenían una repercusión sobre las estructuras subterráneas que debían ser cuidadosamente consideradas con el fin de ser lo más rigurosos posible a la hora de valorar la validez de las estructuras para el nuevo estado de cargas.

Si te ha llegado este primer ejemplar, significa que estás dentro de nuestra lista de distribución, puedes darte de baja en cualquier momento mediante el link que aparece al final del mismo, pero esperamos que no lo hagas.

Advertisements

Leave a comment

Filed under Uncategorized

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s