Factores de corrección para el cálculo de la carga de hundimiento de cimentaciones superficiales apoyadas en macizos rocosos

Resumen

En la rama de la mecánica de suelos, el cálculo de la capacidad portante del terreno ha sido muy estudiado, de manera que está ampliamente admitida la fórmula de Brinch-Hansen. Esta solución incluye diversos coeficientes correctores qué, publicados por distintos autores, permiten aproximar la presión de hundimiento del terreno bajo configuraciones más realistas de las que ofrecen las soluciones analíticas previas. Sin embargo, en la mecánica rocas aún es necesario la realización de un mayor número de investigaciones para poder conocer mejor la influencia de las diversas configuraciones reales de la cimentación en el terreno y poder estimar con más precisión la capacidad portante de los macizos rocosos. Partiendo de las hipótesis utilizadas en el criterio analítico de Serrano et al. (1994, 2000) para el cálculo de cimentaciones superficiales sobre macizos rocosos se dispone de una formulación cerrada que permite una primera aproximación al problema. Sin embargo, hay situaciones particulares muy comunes en la práctica de la ingeniería que requieren un mayor análisis, creando la necesidad de incorporar la influencia de diferentes efectos que pueden hacer variar sustancialmente la carga de hundimiento última. La consideración de factores que se escapan a las soluciones analíticas requiere de un análisis numérico razonado y extensible a todo el rango de definición de los parámetros geomecánicos de los que depende. Mediante el método de diferencias finitas se realiza un extenso abanico de cálculos en los que se varían las sencillas hipótesis de partida de las soluciones teóricas, los parámetros geotécnicos y las configuraciones geométricas, con el fin de analizar la evolución de la capacidad soporte a partir de un adecuado estudio de sensibilidad. Inicialmente se realiza una validación de cada modelo simplificado mediante un detallado estudio de convergencia numérica y la comparación de sus resultados con los analíticos. A continuación, se estudia la influencia de los siguientes aspectos en la carga de hundimiento de una cimentación superficial sobre un macizo rocoso: la consideración del peso propio de la roca; la presencia del nivel freático teniendo en cuenta su profundidad con respecto a la cota de cimentación; la forma de la zapata (circular o corrida); la rugosidad de la base en el contacto entre la zapata y el terreno; la ley de flujo utilizada, asociada y no asociada (con dilatancia nula); la presencia de dos capas con diferentes características geotécnicas. Para que el cálculo de esas situaciones particulares pueda ser realizado de forma más simplificada y generalizada, de manera que pueda ser aplicado en la práctica ingenieril, se proponen coeficientes correctores, que permiten su aplicación adicional a las teorías analíticas. Cabe destacar que también se estudia la influencia conjunta de los aspectos enumerados anteriormente.