La Clasificación Geomecánica de Lauffer

La clasificación geomecánica de Lauffer, de 1958, parte de las ideas de Josef Stini de 1950 sobre la importancia de los defectos del macizo rocoso en su comportamiento mecánico. La hipótesis principal de la clasificación es que el sostenimiento depende, en gran medida, de la calidad de la roca, lo cual suena muy bien, si, pero ¿cuánto depende, exactamente?

Para cuantificarlo, Lauffer estudió diferentes tipos de excavación (incluso minas abandonadas) en diferentes tipos de roca, midiendo el tiempo que eran capaces de mantenerse estables antes de desmoronarse.

A partir de los datos obtenidos, clasificó los terrenos en siete categorías, indicando el tipo de sostenimiento más apropiado para cada terreno en función de dos parámetros:

  • La longitud libre o vano crítico: Menor de las dos dimensiones -diámetro o longitud de galería- que se puede mantener estable sin revestimiento.
  • Tiempo de estabilidad o mantenimiento (Stand Up Time): Tiempo que puede mantenerse, sin desmoronarse, dicha longitud libre.

 

El trabajo de Lauffer no fue especialmente reconocido, sin embargo, resultó básico para que Rabcewicz, Pacher y Müller llegaran a desarrollar el llamado «Nuevo Método Austriaco o NATM«, unos años más tarde.

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La Clasificación Geomecánica de Terzaghi

La clasificación geomecánica de Terzaghi tiene como fecha de nacimiento 1946. Ese año, la «Commercial Shearing and Stamping Co.», una importante empresa fabricante de cerchas de acero para la entibación de túneles, aceptó que Karl Terzaghi se encargara de la parte de geología de su manual de entibaciones, el «Rock Tunnelling with Steel Supports«, escrito por Proctor y White.

Proctor era el vicepresidente de la compañía y White el ingeniero estructural, y aunque los dos llevaban 20 años en el tema y más de 300 túneles hechos, seguían sin tener claros ciertos conceptos geotécnicos. Hasta tal punto que, tras las primeras dos horas de conversación con Proctor, Terzaghi declaró «we both have the sensation that we lived for a long time in the same country but on opposite sides of an high wall«.

Casi al mismo tiempo (aunque se publicó mucho después) escribieron una versión para suelos, el «Earth Tunnelling with Steel Supports«, manteniendo los autores originales y sin mencionar a Terzaghi como coautor, algo «that seems somewhat scandalous» según Goodman, claro que Terzaghi decía de ellos que, pese a tener una buena capacidad de observación, eran «abominable writers«.

Fuera o no un error, el manual se hizo famoso por incluir la «clasificación geomecánica de Terzaghi«.

Desarrollada, evidentemente, a partir de experiencias en túneles de ferrocarril con cerchas de acero, y basada únicamente en el tipo de terreno, a partir de la anchura y la altura del túnel, proporciona la carga sobre las cerchas metálicas, permitiendo así un rápido dimensionamiento (de ahí el concepto «clasificación», ni más ni menos).

Según los expertos, para diámetros inferiores a 9 metros los resultados se pueden considerar buenos, incluso conservadores en de roca de buena calidad, pero no muy fiables en terrenos de comportamiento plástico o expansivo (además, como mantiene la tradición americana de usar mucho explosivo y la mayor cantidad posible de acero en las cerchas -lo más rígidas posible-, es demasiado conservadora también para túneles excavados con limitación de explosivos, con microretardos o con voladuras de contorno).


Aunque la primera versión sólo era para roca (el cuadro superior no es el original, sino el modificado por Deere y Rose en 1982), hay también versiones para suelos, como el cuadro inferior, publicado por Manuel Romana en el año 2000, en un librito en el que tuve el placer de colaborar.

Las tendencias actuales van encaminadas hacia sistemas de sostenimiento más flexibles (bulonajes y gunitados, principalmente) por lo que esta clasificación ha ido perdiendo aplicación, con los años.

Fuentes:


La torre inclinada de la Oude Kerk de Delft, Holanda

Tener experiencia en suelos blandos no te libra de tener una torre inclinada. En Delft, la cuna del penetrómetro holandés y el PLAXIS también tienen una, la torre inclinada de la Oude Kerk.


La Oude Kerk (iglesia vieja) de Delft se empezó a construir en 1246 aprovechando los cimientos de otra iglesia anterior (como tantas otras), y no ha parado de modificarse desde entonces, incluso ha cambiado de santo, dedicada en un principio a San Bartolomé, en 1396 lo cambió por San Hipólito.


La torre tiene 75 metros de altura y 1,96 metros de desplazamiento horizontal máximo. Es posterior a la iglesia, se construyó entre 1325 y 1350, y como no había suficiente espacio entre la iglesia y el canal, se tuvo que desviar éste, quedando así parte de la cimentación sobre el terreno natural, más competente, y parte sobre el relleno del canal, más deformable.

Se empezó a inclinar ya durante su construcción pero, aún así, durante 150 años fue el punto más alto de la ciudad.

En 1843, el Consejo de la Ciudad, preocupado, propuso derribar la parte superior para evitar su desplome, y aunque finalmente la decisión no se llevó a cabo, en 1900 (más o menos), se aceptó reconstruir las cuatro torres angulares, a plomo, corrigiendo un poco la inclinación, al menos visualmente, como se hizo en Pisa. La última restauración de la torre es de 1995.


Hay unas 400 personalidades enterradas en esta iglesia, entre las que destaca Anton van Leeuwenhoek (1723), el inventor del microscopio.

Como curiosidad, decir que una de sus dos campanas, la de la Trinidad (Bourdon), de 1570, con 2,30 metros de diámetro y casi nueve toneladas de peso, sólo se voltea en situaciones excepcionales, ya que la torre no es capaz de soportar las vibraciones (tiene ya algunas grietas importantes), a partir de cierto peso los efectos dinámicos debidos al volteo de campanas no son despreciables, precisamente.

Fuente: Wikipedia y Flickr (Ettubrute, adam lane, bmf9q12)


¿Es correcto seguir usando el SPT?

El ensayo de penetración estándar o SPT (Standard Penetration Test) es el ensayo de penetración dinámica más usado en todo el mundo, y también el más antiguo, porque el modelo que usamos ahora es de 1927, pero las primeras versiones datan de 1902, nada menos.

Normalmente, si algo se mantiene durante tanto tiempo es, o bien porque su exactitud no ha sido superada, que no es el caso, o porque es barato y fácil de hacer, que sí es el caso.

El SPT tiene muchos defectos, la muestra está alterada, sólo sirve para hacer granulometrías, humedades y límites, los golpeos no son válidos en materiales cohesivos y cabe preguntarse hasta qué punto cumple con las normativas modernas.

En su defensa, hay que reconocer que tiene tras de sí un bagaje de muchos años, lo que se traduce en mucha información disponible, por no hablar de las famosas correlaciones del SPT, busques lo que busques, por raro que sea, alguien habrá obtenido una correlación con el SPT.

¿Qué lo mantiene en vigor?

  • El precio (a 15 euros lo he llegado a ver, últimamente)
  • Su facilidad de ejecución (cualquiera puede hacerlo)
  • La «conveniente» alteración de la muestra (es genial, no hay manera de saber si el ensayo se ha hecho bien o mal… ni tan siquiera si se ha hecho o se ha «inventado»)
  • Y, como no, el número de golpes, un valor de resistencia tan inmediato, que ya no requiere más cálculos, cualquiera puede interpretarlo, hasta el sondista.

Ese es justamente el problema del SPT, su versatilidad, si ya sirve para todo, ¿para qué hacer más ensayos?, ¿qué más da que no sea exacto?

La torre inclinada de Torún, Polonia

Vistas ya las torres inclinadas de Bolonia, le toca esta vez a la torre inclinada (o Krzywa Wieza) de Torún, en Polonia.

Considerada Patrimonio de la Humanidad por la Unesco en 1997, la ciudad de Torún tiene 208.000 habitantes, un ciudadano ilustre, Nicolas Copérnico, una torre inclinada y mucha suerte, ya que durante la 2ª Guerra Mundial casi no tuvo bombardeos.

Se trata de una torre defensiva cimentada sobre arcillas. Fue construida entre los siglos XIII y XIV, y comenzó a mostrar síntomas de inclinación muy pronto. Tiene una altura media de 15 metros y un desplazamiento horizontal de 1,46 metros, con una inclinación aproximada de 5 grados. Los techos y la fachada son posteriores, por eso no están inclinados.

Una vez superada su función defensiva, se utilizó como cárcel de mujeres. En la actualidad es un bar.

Fuente: wikipedia y Flickr (kasia-k., waj , sheevey y williams.annie47 )