Nueva edición del «Basics of Foundation Design» de Bengt Fellenius

(Post actualizado con la versión de abril de 2015)

Tenemos nueva versión del «Red Book Basics of Foundation Design», de Bengt H. Fellenius, rebautizado desde hace ya algunos años como «Basics of Foundation Design».

Hay bastantes cambios. En esta edición el libro tiene 433 páginas, unas 40 más que en la anterior. El capítulo que más se ha actualizado es el dedicado al ensayo CPT, una asignatura pendiente por estos lares, en los que sacas a la gente del SPT y se pone muy nerviosa. Evidentemente el CPT es más caro, no hace falta que me lo cuenten, lo he sufrido, pero en determinados suelos no se puede hacer otra cosa, es lo que hay.

Basics of Foundation Design - Bengt Fellenius

Basics of Foundation Design [pdf, 8,67 MB] (Abril de 2015)

Si alguien se está preguntando si Bengt Fellenius tiene alguna relación con Wolmar Fellenius, el del famoso «método sueco» de cálculo de estabilidad de taludes, de 1920, le puedo contestar que si, es su nieto (dejó Suecia y se fue a «hacer las Américas»).

Bengt Fellenius & Wolmar Fellenius

Por cierto, si alguna vez has dudado del concepto de «profundidad crítica» en la resistencia por fuste de pilotes en suelos granulares, el también llamado «efecto Kerisel», no eres el único, Fellenius, junto a Kulhawi o Vesic, es de esos que piensan que no existe tal efecto, y que todo es culpa del aparato de medida (aunque tampoco terminan de aclararse entre ellos, tienen ideas muy distintas).

¿Balasto o vía en placa?, ¿qué es mejor?

Escribo esto a mediados de agosto de 2009. Una vez más, una ¿extraordinaria? avenida de aguas de escorrentía ha paralizado medio país, en otras ocasiones ha sido una autovía, esta vez le ha tocado al tren, la cuestión es que seguimos igual, y es que las lluvias extraordinarias son como los partidos del siglo, se repiten tres veces al año… son así de imprevisibles, ¿qué le vamos a hacer?

¿Cuál ha sido el problema?, ¿el hidrograma?, ¿el proyecto?, ¿la ejecución?

No se sabe, todavía no hay datos fiables, pero los tertulianos de la tele, todos ellos «ingenieros de trenes», claro, se han enfadado mucho con eso de que la vía estuviera apoyada sobre un montón de piedras sueltas, «con razón se las ha llevado el agua» decía esta tarde uno con cara de listo, «pero si son simples piedras, ¡¡ que pongan hormigón !!» (y luego dicen que somos los ingenieros los que ponemos hormigón en todas partes).

En cualquier caso, ¿hubiera evitado eso el desastre…?

Pues depende de lo que hubieran hecho, pero dudo que el tertuliano sepa que ha nombrado lo innombrable en el AVE, la vía en placa de hormigón, algo que se lleva pidiendo muchos años y se concede con cuentagotas.

El problema principal de la vía en placa es el precio de partida, ante la dicotomía ¿hacemos trenes buenos, rápidos y duraderos, aunque nos cuesten un pastón al principio?, o ¿hacemos algo barato, que no corra tanto y tenga que repararse todos los años, y el siguiente que se apañe, que igual ya no es «de los nuestros»?, la solución escogida es (casi) siempre la misma, hacer lo más barato y echar balones fuera si alguien pregunta por esos electorales 400 km/h.

¿Realmente es más cara la vía en placa?

Si. Las cosas como son. La placa es un elemento rígido, y si se deforma, se parte. Hay que hacerla muy bien, no tolera errores.

Es decir, que habría que hacer terraplenes de menor espesor y mejores cimentaciones… con lo que gusta en este país el movimiento de tierras y decir que la culpa es del terreno y que eso de la geotecnia es un camelo, vamos listos.

El relieve español es muy particular, y aunque siempre se pone el mismo ejemplo, el de la línea París-Madrid, no por repetido deja de ser descriptivo. Los franceses lo tienen fácil, todo llano, pero aquí, queramos o no, tenemos que hacer túneles y terraplenes para pasar de un lado al otro. Como es lógico, para disminuir el espesor del terraplén hay que bajar la cota del túnel y hacerlo más largo, pero los túneles son caros, problema a la vista.

[si, claro, se pueden hacer terraplenes que no asienten… y edificios de Calatrava a precio fijo, por pedir que no falte]

Revisando muy por encima lo que se ha escrito sobre el tema en la Revista de Obras Públicas en los últimos veinte años, encontramos sólo un artículo en contra de la vía en placa, y entre los autores más a favor, a Manuel Melis, al que algún día tendrán que dar la razón públicamente, vamos, digo yo.

Veamos los resúmenes de la Revista de Obras Públicas (con enlaces al pdf del artículo completo):
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1991 – La superestructura de vía sin balasto: Perspectivas de su aplicación en las nuevas líneas de alta velocidad – Estrade Panades, Joan Manuel [pdf]
Se analiza el futuro de la superestructura de vía sin balasto o vía en placa, partiendo de las últimas aportaciones e investigaciones desarrolladas, y se estudia la conveniencia de su posible aplicación en las futuras líneas a construir en nuestro país.
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1998 – La superestructura de vía en placa en las nuevas líneas de alta velocidad de nuestro país – Estradé Panadés, Joan Manuel [pdf]
La superestructura de vía en placa se ha utilizado de forma generalizada en las líneas japonesas de alta velocidad. La reciente decisión alemana de instalar este tipo de vía en todas sus nuevas líneas de alta velocidad ha puesto de actualidad su aplicación en el resto de Europa. En el presente artículo planteamos su instalación en las nuevas líneas españolas de alta velocidad (Madrid-Barcelona-La Jonquera, «Y» Vasca y Madrid-Valladolid). Para ello partimos de la situación actual de los principales países europeos. Analizamos la problemática de la vía en placa y los límites que podrían condicionar su utilización generalizada, reflexionando especialmente sobre su rentabilidad. Finalmente, definimos las situaciones en las que resulta aconsejable su utilización en las nuevas líneas a contruir en nuestro país.
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1998 – La «vía en placa» en la DB AG – Escolano Paul, José [pdf]
Los estudios realizados por la DB AG en los últimos años de la década de los sesenta, mostraron que la superestructura tradicional en la vía, parejas asentadas sobre balasto, había alcanzado su límite cuando la marcha de los trenes superaba los = 160 km/h. Ello dio lugar a un nuevo concepto y modelo de superestructura que designaron con el nombre de «Feste Fahrbahn» (FF). La FF (vía en placa) para que pueda ser considerada como alternativa, rentable económicamente, de la vía tradicional, debe alcanzar una vida útil larga, semejante a la de los puentes. Esto exige el empleo de estructuras suficientemente ensayadas y procesos constructivos sin fallos y con efectivo control. LA DB AG, basándose en los buenos resultados obtenidos en el tramo de ensayo de la estación de Rheda -1972-, ha puesto en servicio durante los últimos años diversos tramos, en líneas en explotación, con este nuevo concepto de superestructura.
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2000 – Para altas velocidades ¿Vía con o sin balasto? – Puebla Contreras, Javier y otros. [pdf]
En el presente artículo se intenta reavivar el debate sobre la utilización de vía con y sin balasto. La decisión de instalación de vía sin balasto se fundamenta en aspectos técnicos, funcionales y económicos. Aspectos técnicos como el soporte y reparto de cargas a la plataforma, la utilización de elementos de altas calidades en cada caso; funcionales de adaptación a la geometría de las líneas; y económicos, relacionados con el binomio inversión-mantenimiento.
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2001 – La rigidez vertical de la vía y el deterioro de las líneas de alta velocidad – López Pita, Andrés [pdf]
El presente artículo efectúa una serie de reflexiones sobre algunas posibles formas de limitar el deterioro de las vías en líneas de alta velocidad, y, por tanto, de reducir el coste de su mantenimiento. El ámbito de referencia en que se sitúan las reflexiones que se exponen, es el de la rigidez vertical de la vía.
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2006 – Terraplenes y balasto en Alta Velocidad Ferroviaria [1ª parte] – Melis Maynar, Manuel [pdf]
Igual que una manguera que lanzara aire a 350 km/h, el tren a Alta Velocidad levanta el balasto, que vuela y golpea entre carril y llanta y golpea en los bajos del tren. El peligro que esto supone, los reducidos costes de mantenimiento y otros factores han hecho que países como Japón (desde 1980) o Alemania (desde 1994) decidieran que todas sus nuevas vías de Alta Velocidad fueran en placa. Pero los grandes descensos de los terraplenes impiden poner vía en placa sobre ellos. Estos dos países limitan también los asientos post-constructivos de los terraplenes a 30 mm.
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2006 – Terraplenes y balasto en Alta Velocidad Ferroviaria [2ª parte]: Los trazados de Alta Velocidad en otros países – Melis Maynar, Manuel [pdf]
El autor resume la evolución de los trazados de Alta Velocidad en Japón, Alemania, Francia y otros países, mostrando cómo los dos primeros decidieron ya hace décadas que para la Alta Velocidad no es válida la vía en balasto, y cómo la vía en placa ha llevado a su vez a la práctica eliminación de los terraplenes altos reduciendo su altura a 9 m y su asiento a 30 mm, bajando rasantes y alargando túneles. En Francia, que sigue con vía en balasto, hubo que cambiar todo el balasto a los 14 años de puesta en servicio del París-Lyon con un enorme coste, al igual que en el primer Shinkansen japonés Tokio-Osaka. Estos hechos, el enorme coste del mantenimiento del balasto, el peligro de su vuelo y el golpeo a los trenes y la imposibilidad de la utilización de la vía por los trenes de mercancías nocturnos debido al constante mantenimiento, hacen que el autor crea obligada la vía en placa para Alta Velocidad en España. La amortización de su mayor coste le parece ser mucho más cercana a los 8.8 años que dice Japón que a los 60 años que dicen algunos responsables españoles.
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2006 – Terraplenes y balasto en Alta Velocidad Ferroviaria [3ª parte]: Los túneles de Alta Velocidad. Profundidad, proyecto, RMR y NATM – Melis Maynar, Manuel [pdf]
Tras lo publicado en el BOE del 24 de Julio, pag.27705, hoy parece estar confirmado que para que los trenes de Alta Velocidad circulen a su velocidad actual de diseño de 350 o 400 km/h hay que sustituir la vía en balasto por vía hormigonada, la llamada vía en placa, porque los problemas del vuelo del balasto y el golpeo de las piedras a los frenos, ejes y bajos del tren no dejan otra alternativa ya que naturalmente no puede meterse a los pasajeros en un tren en semejantes condiciones. Pero la vía en placa no puede montarse en nuestros trazados porque rompería por los grandes descensos que sufren los altísimos terraplenes y pedraplenes que estamos construyendo. Se llega así a un tipo de trazado que países con orografía similar a la nuestra utilizan desde 1982. Bajada de la rasante de los túneles, gran aumento de su longitud, largos viaductos baratos y robustos que permitan utilizar agrícolamente el terreno que cruzan y eliminación de los terraplenes de altura mayor de 5 o 10 m. En este trabajo se analiza la influencia que tiene la bajada de la rasante de un túnel sobre su proyecto y construcción.
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2007 – Terraplenes y balasto en la Alta Velocidad Ferroviaria [4ª parte]: Los trazados de Alta Velocidad en España (I). Algunas alternativas – Melis Maynar, Manuel [pdf]
En las tres primeras partes de este trabajo, publicadas en la ROP, el autor ha intentado mostrar la conveniencia de modificar los criterios de los Estudios Informativos actuales en España, de alargar los túneles ferroviarios para la Alta Velocidad y de bajar sus rasantes, agrupando en uno más largo y profundo los numerosos tunelillos cortos que hoy se están diseñando para los AVE en la cima de las montañas y reduciendo a unos 5 o 10 m la altura máxima de los terraplenes. El terraplén y los rellenos son, en opinión del autor, los enemigos de la Alta Velocidad ferroviaria, ya que por sus grandes descensos impiden instalar la vía en placa y obligan a la vía en balasto. Recientemente ha indicado además el Ministerio de Fomento que el schotterflug o «vuelo del balasto» obliga a muy importantes limitaciones en la velocidad de los trenes, pero naturalmente la vía en placa, que es la única alternativa, exige reconsideraciones muy importantes en los trazados de los Estudios Informativos. En esta última parte del trabajo se analizan brevemente los trazados AVE españoles de Sevilla y Zaragoza, se miden las aceleraciones laterales del mismo tren en ambas vías y se observa cómo estos erróneos criterios de los Estudios Informativos han llevado a que la recientemente abierta vía del AVE de Zaragoza-Barcelona sea hoy de mucha peor calidad que la vieja vía de Sevilla de 1992. Con el tipo de trazado que el autor sugiere el tren podrá circular a su velocidad de 350 o 400 km/h, la infraestructura será más rápida y segura de construcción, la afección al Medio Ambiente mucho menor, el coste mucho menor también y sobre todo las infraestructuras estarán listas en su plazo y la calidad de la vía será la adecuada.

Manual de Taludes del Instituto Geológico y Minero de España (IGME)

Aprovechando que estoy calculando unos taludes estos días, añado al blog el Manual de Taludes del Instituto Tecnológico GeoMinero de España (ITGE), denominación que duró muy poco, de 1988 a 2000, año en que volvió a ser otra vez el Instituto Geológico y Minero de España (IGME).

Manual de Taludes del Instituto Geológico y Minero de España (IGME)

Es la primera y única edición, la de 1987, titulada simplemente «Manual de Taludes«. En 1991 se hizo una primera reimpresión, con una nueva portada, de color verde (la de la imagen superior), y un nuevo título, «Manual de Ingeniería de Taludes«, y en 2006 una segunda reimpresión, pero esta vez sólo cambiaron la portada.

Durante el V Congreso de Taludes y Laderas Inestables de Madrid, en 2001, le pregunté a Francisco Ayala Carcedo (qepd), codirector del Manual y también del Congreso, por una posible 2ª edición y me dijo que él no estaba interesado, pero que había mucha gente del IGME que sí lo estaba así que, quién sabe, quizá algún día lleguemos a verla (estaría muy bien, es un libro muy recomendable).

Como me gusta saber lo que me han costado los libros (sobre todo si los he pagado yo), no suelo quitarles el precio, éste en concreto me costó 3.120 pesetas (18,75 euros) en 1997. En el catálogo de publicaciones del IGME de 2009 [pdf, 6 MB] vale 30 €, no está mal el aumento del IPC.

El documento que enlazo no es exactamente el mismo archivo pdf que está disponible en la página web del IGME, al escanearlo mezclaron algunas páginas, he corregido lo que he podido.

Manual de Taludes / Manual de Ingeniería de Taludes [pdf – 28 MB]

Si lo quieres en versión impresa porque lo vas a manejar mucho, porque te gusta tener los libros encuadernados en papel, porque quieres regalarlo o, simplemente, porque no te gusta consultar documentos por pantalla, puedes comprarlo en el siguiente enlace afiliado:

¿Por qué no debe usarse el método 2:1 o trapecial para calcular tensiones en el terreno?

Hay gente que no lleva bien la incertidumbre, es gente que necesita resultados exactos para todo o que, simplemente, no concibe que algo no se pueda calcular con exactitud. Por eso hay gente que no acepta (o no quiere aceptar) que, en geotecnia, el cálculo de asientos tenga un error relativo de hasta el 50%.

El asiento es la respuesta del terreno a la aplicación de una carga. Para conocer el terreno hacemos reconocimientos y para estudiar cómo influye la carga hacemos números. Dependiendo del método de cálculo, esos números serán más o menos correctos y más o menos similares, excepto en un caso, ya olvidado, que ha salido de su destierro estos últimos años, el método trapecial o 2:1, el que supone que las tensiones se propagan en profundidad con una pendiente de 2:1, un método intuitivo y didáctico, pero erróneo en la práctica.

Frases como «yo no me preocupo por usar métodos complicados, prefiero quedarme del lado de la seguridad y usar el método 2:1«, confirman que, quien las pronuncia ni siquiera se ha molestado en comprobarlo, y es que todavía hay gente que usa este método bajo un planteamiento conservador, cuando resulta ser todo lo contrario.

En su «Foundation analysis and design«, dice Joseph Bowles, «el método 2:1 coincide razonablemente bien con otros métodos más teóricos entre z=B y z=4B, pero no debe usarse en una profundidad comprendida entre z=0 y z=B» (siendo B la anchura).

Y aunque Bowles no explica las razones de esta negativa, no es difícil averiguarlo haciendo unos números rápidos. Tomemos una cimentación cuadrada de 2,00 m x 2,00 m, cargada con una tensión habitual, 200 kN/m², por ejemplo, y veamos como varían los esfuerzos aplicando el método 2:1 y el método de Holl (el habitual, sin corregir).

La gráfica muestra la variación de tensión en profundidad, como porcentaje de la tensión inicial. Se puede comprobar que, a partir de una cierta profundidad, unos 3 metros en este caso (1,5·B), los resultados coinciden bastante bien, tal y como dice Bowles, pero a menor profundidad no sólo no coinciden, sino que son inferiores, más o menos un 25%.

Seamos serios, si ya somos conscientes de cometer un error del 50%, admitir otro 25% no es valido, y menos todavía si estamos infravalorando el asiento. Este método sólo debe usarse para «números gordos» y estimaciones rápidas, pero nada más.

«En mecánica de rocas, lo importante es lo que no es roca»

Al contrario de lo que ocurre (o se supone que ocurre) en mecánica de suelos, el macizo rocoso no es un medio continuo, su comportamiento mecánico está determinado por las características conjuntas de la roca matriz y de las discontinuidades, de ahí la frase “En mecánica de rocas, lo importante es lo que no es roca”.

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La figura es del más que recomendable «Engineering Rock Mechanics» de Hudson y Harrison (concretamente, del primer tomo). La usé para un proyecto, hace ya unos años, y si, cometí un error al traducirla… pero no se nota mucho, ¿verdad?.