«El hormigón armado es un desdichado matrimonio desigual: el hormigón se fisura, el hierro se oxida y la teoría está en huelga.»

— Mirko Roš, 1921.

Mirko Roš, director del Instituto Federal de Ensayos de Materiales (EMPA) de Suiza, en 1921, describiendo perfectamente un material que, pese a sus defectos, se hace de querer.

La traducción es mía y, como siempre, mejorable. Los puristas pueden usar la cita original en alemán: «Eisenbeton ist eine unglückliche Mesalliance, das Eisen rostet, der Beton reisst und die Theorie streikt»; o su transcripción inglesa:«Reinforced concrete is an unfortunate misalliance: concrete breaks, iron rusts and theory is on strike”, que es la que yo he usado para la traducción, más que nada porque mi alemán no pasa del «Bitte, ein Bier. Danke».

Nota: He estado a punto de traducir «misalliance» como «matrimonio morganático», pero me ha parecido un poco extremo.

Hace un par de meses anuncié la “XXVI Reunión Nacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica” que se iba a celebrar en Cancún en noviembre de 2012, destacando que la conferencia magistral “Raúl J. Marsal” correría a cargo de Manuel Romana Ruiz, catedrático emérito de la UPV. Pues bien, en rigurosa primicia y como regalo de navidad (escribo esto el 24 de diciembre) tenéis aquí el texto íntegro de la conferencia «Cimentación de presas. Aspectos Geomecánicos» directamente de su autor, al que agradezco el envío.

Raúl Jaime Marsal, nacido en Argentina, fue uno de los grandes geotécnicos mexicanos del siglo XX, junto con Nabor Carrillo y Leonardo Zeevaert (entre otros) de ahí que las conferencias de la Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica lleven sus nombres. Un detalle a tener en cuenta, hasta el momento sólo otro español había tenido el honor de impartir una de estas conferencias, José Antonio Jiménez Salas, que habló sobre mecánica de suelos no saturados en 1990.

La conferencia proporciona una visión muy completa de la cimentación de presas y su evolución histórica conforme han ido apareciendo nuevos materiales, nuevas técnicas, nuevas teorías y, por supuesto, nuevos problemas geomecánicos (presión de poro, distintos módulos de deformación, etc.). No faltan los ejemplos comentados (Proserpina, Hoover, El Atazar, Mantaro, Karun, Jin Ping, etc.) ni las clasificaciones geomecánicas ad hoc, como la clasificación Dam Mass Rating o DMR, desarrollada por el propio Manuel Romana desde 2003.

El texto tiene tres apéndices, los dos primeros están dedicados al DMR mientras que el tercero es una aclaración sobre la diferente terminología técnica utilizada en México y España, con algunas equivalencias que todos conocemos (concreto por hormigón o enrocamiento por escollera), otras no tan habituales, y términos que no utilizamos del mismo modo, como los esfuerzos de tensión.

Manuel Romana – Cimentación de presas. Aspectos Geomecánicos [pdf – 3,61 MB]

Esta entrada tiene tres vídeos (creo que he batido un nuevo récord). El primero es una animación de Voxelstudios sobre la construcción del túnel, a modo de introducción, los otros dos forman parte del vídeo promocional de ADIF para todo el tramo. Las fotografías pertenecen a la galería del Ministerio de Fomento en Flickr.

El túnel de El Regajal pertenece al tramo Aranjuez-Ocaña del Nuevo Acceso Ferroviario de Alta Velocidad de Levante, quedando situado entre Aranjuez y Ontígola. Es un túnel de doble vía, con un diámetro interior de 8,50 m y una sección útil de 85,7 m². La longitud total es de 2.437 metros (2.445 m incluyendo los falsos túneles) con una montera media de 40 m (máxima de 65 m), y una pendiente media de 25 milésimas. El proyecto lo hizo SENER, la empresa constructora fue la UTE ACCIONA-OBRAS SUBTERRÁNEAS y la asistencia técnica corrió a cargo de GETINSA, aunque cuando vieron lo que tenían entre manos entraron también en juego la UPM, la UPC y el CEDEX.

Desde un punto de vista ambiental el túnel atraviesa una zona muy delicada, Lugar de Interés Comunitario (LIC), Zona de Especial Protección para las Aves (ZEPA) y Reserva Natural con ¡¡ 73 especies !! de mariposas distintas, nada menos, lo cual complicaba bastante las obras (cuando menos, su logística, las zonas de paso, el movimiento de tierras, el ruido, etc), pero el verdadero problema estaba bajo tierra… en un trazado que pasaba de unas arcillas fisuradas expansivas (hasta 4 MPa) a una sucesión de glauberitas, yesos, halitas y anhidritas, o sea, problemas de expansividad, corrosión, lixiviación y cruce de fallas en materiales blandos, para colmo de males, durante la excavación se encontró también un acuífero colgado, resumiendo, la ley de Murphy en formato túnel.

Como se puede ver, hubo que recurrir a soluciones que evitaran la decompresión del macizo y la entrada de agua, es decir, rozadora en la parte “salina”, y martillo picador y pala excavadora en la parte arcillosa, procediendo con mucho cuidado, gunitando o proyectando hormigón (con un 4-6% de poliolefinas) e impermeabilizando lo más rápido posible.

Además de eso, como existía un alto riesgo de lixiviación en profundidad en la salida del lado de Ontígola, hubo que pilotar el túnel en los últimos 80 metros… si, como lo estáis leyendo, pilotes dentro del túnel, y bastante grandes, además (1,20 m de diámetro por 17 m de longitud). Por cierto, como también había riesgo de expansividad los pilotes están dimensionados también a tracción, con armadura de fibra de vidrio en maniobras cortas (lo poco que permitía el gálibo del túnel, claro).

¿Eso es todo?, todavía no, cerca del emboquille del lado de Aranjuez el túnel pasaba por debajo de una vaguada con relleno blando y sólo 11 metros de montera, y por el otro extremo bajo la radial R-4 con una montera de 18 m, lo que obligó a usar bulones de fibra de vidrio, hormigón proyectado e inyecciones… de resinas acrílicas, claro, una lechada acuosa quedaba completamente descartada.

En previsión de futuros asientos (o lo que pudiera pasar) se dejaron perforaciones registrables en contrabóveda y andenes, con idea de hacer inyecciones de recalce.

Os dejo con los vídeos promocionales de ADIF, el primero es una introducción a toda la obra y los pasos superiores, el segundo está dedicado al túnel de El Regajal (en mina y falsos túneles) y la restitución medioambiental con hidrosiembra.

Quizá alguien recuerde que durante la construcción de este túnel hubo un hundimiento con cierta repercusión mediática (políticos de uno y otro bando, para variar). Efectivamente, hubo un derrumbe, fue en diciembre de 2008, afectó a una longitud de 40 metros y, francamente, lo raro es que sólo pasara eso, visto lo visto… ¿recordáis eso de que las empresas españolas son una potencia mundial en el AVE?, pues en eso consiste ser una potencia, en saber qué hacer cuando la cosa se pone fea, el famoso “know-how”.

PD: Próximamente, más información sobre el tema.

Respuesta: La pagoda, puede que si. La pieza que está en el suelo, como que no.

La fotografía corresponde a los daños del terremoto de Myanmar del 25 de marzo de 2011 (6,8 Mw) en la pagoda o estupa budista de Wat Chedi Luang, en Tailandia.

Pulsando en la imagen se accede a la noticia en la MSNBC.

PD: Según la Wikipedia, la pagoda fue restaurada por la UNESCO a principios de los 90, lo cual explicaría la fotografía.

El ensayo brasileño tiene el mismo punto de partida que los ensayos de plasticidad de Casagrande, la construcción de aeropuertos durante la Segunda Guerra Mundial. Para Casagrande el problema eran los campos de aterrizaje de tierra de las islas del Pacífico, para Carneiro los pavimentos de hormigón en Brasil, complicados de ensayar.

La inspiración existe, pero debe pillarte trabajando, y así es como cogió a Carneiro. En 1943, Rio de Janeiro se encontraba en plena remodelación urbanística, y como siempre pasa en estos casos, algunas cosas no encajaban en la nueva ordenación. Por ejemplo, la pequeña iglesia de San Pedro, de 1732, que ahora estaba justo en medio de lo que debía ser la Avenida Presidente Vargas. Como dijo Don Quijote la noche que entró a tientas en El Toboso, “con la iglesia hemos dado, Sancho”.

La iglesia, en medio de la Avenida, fastidiando los planes… urbanísticos

Trasladar una iglesia no es algo tan descabellado, ya se había hecho otras veces, así que encargaron el trabajo a una empresa especializada que ya ha aparecido en este blog, Pilotes Franki. El problema es que estos traslados se realizan sobre rodillos de acero, y en tiempo de guerra (recuerdo, 1943, en plena 2ª Guerra Mundial) toda la producción de acero estaba destinada a la industria bélica… vale, no había acero, la cuestión era ¿podía hacerse sobre rodillos de hormigón de 60 cm de diámetro?

Esto es lo que tenían pensado hacer, pero con rodillos de hormigón

Los rodillos de acero se calculaban mediante la fórmula de Hertz, pero el hormigón no es igual que el acero, así que encargaron a Carneiro que lo verificara… y lo que Carneiro verificó es que los rodillos cargados a compresión se rompían a tracción a través de fisuras verticales, de ahí la acertada denominación de “tracción indirecta”, sometidos a compresión, rompían a tracción.

Al final, entre el problema de los rodillos, el lamentable estado de la estructura, el elevado precio de la operación, el cachondeo generalizado (hasta una samba hicieron sobre el tema) y que Pilotes Franki tampoco se comprometía al 100% con el éxito de la operación, se decidió demoler la iglesia y zanjar el problema de raíz… pero Carneiro no se había olvidado de las probetas a tracción.

El planteamiento teórico puro del problema era conocido, era una variación del problema de carga lineal sobre un semiespacio elástico infinito, resuelto por Flamant en 1892 a partir de las ecuaciones de Boussinesq [ver más abajo]. Lo que había que comprobar era si el resultado era válido en la práctica, porque si, vale, las cargas “puntuales y lineales” se dibujan muy bien sobre el papel pero, a la hora de la verdad, la cosa se complica.

Los resultados no eran del todo exactos, pero era un ensayo fácil de realizar y con probetas de 15 cm de diámetro por 30 cm de longitud el error era tolerable, así que en septiembre de 1943 lo presentó en el 5ª Congreso de la «Associaçao Brasileira de Normas Técnicas (ABNT)” (curiosamente, diez años más tarde se supo que sólo dos meses después se había presentado en Japón -país enemigo en aquel momento- un procedimiento de ensayo muy parecido).

En 1947 el método se presentó formalmente en el “International Meeting of Materials Testing Laboratories” de París, donde ya empezaron a llamarlo ”essai brésilien”. Ese mismo año se fundaría la RILEM o “Réunion Internationale des Laboratoires et Experts des Matériaux, systèmes de construction et ouvrages”, organismo que el propio Carneiro presidiría en 1979 (como curiosidad, decir que Eduardo Torroja fue uno de los fundadores y su cuarto presidente, en 1951). El ensayo fue admitido por la American Society for Testing Material (ASTM) en 1962, por la International Society for Rock Mechanics (ISRM) en 1978, y por la International Organization for Standardization (ISO) en 1980.

En España el ensayo tiene varias “versiones”. Para hormigones la norma vigente es la UNE EN 12390-6:2001, en la que ya ha desaparecido el subtítulo de “ensayo brasileño” que todavía mantenía la derogada UNE 83-306-1985, para mecánica de rocas hay una UNE 22-950-90 [2] y una NLT 253-91. En EEUU corresponde a la ASTM C496-11.

En lo que respecta a la geotecnia, en el campo de la mecánica de rocas el ensayo brasileño todavía tiene mucho que decir. Si tienes ganas de leer sobre el tema puedes seguir con este artículo del International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences [pdf] o con este otro del International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics [pdf] en el que se propone determinar las propiedades elásticas de probetas de roca mediante ensayos brasileños y una serie de iteraciones, tipo “back analysis“. El tema queda fuera de mis posibilidades (no me planteo tener una prensa de ensayo en casa, no sabría dónde ponerla y, además, no me pega con los muebles) pero quizá pueda servir de inspiración, sería un trabajo interesante.

La mayor parte de esta entrada se ha sacado de este artículo del RILEM Bulletin con motivo del fallecimiento de Fernando Carneiro en 2001, el blog Coisas da Arquitetura, y estas notas de clase del Prof. Eduardo C. S. Thomaz, del Instituto Militar de Engenharia.

———————  Peligro, teoría de aquí en adelante ——————–

La solución real del problema tiene en cuenta las dimensiones de la zona de apoyo de la carga y no es lo que se dice intuitiva, precisamente (puedes comprobarlo en este artículo del International Journal of Mechanical Sciences [pdf]), pero la solución teórica del problema con carga puntual no es tan complicada, simplemente hay que resolver el problema de Flamant dos veces, en tensión plana (la segunda con un cambio de ejes), aplicar después el principio de superposición entre los dos estados y, por último, un tercer estado que elimine las fuerzas exteriores. Mis compañeros de la ETSICCP de Valencia quizá lo recuerden, fue el problema de la parte de Elasticidad del examen final de junio de 1996 de Resistencia de Materiales, Elasticidad y Plasticidad.

Si quieres ver la solución paso a paso puedes consultar, por ejemplo, las páginas 185 a 189 de la primera edición del Elasticity Theory, de Martin H. Saad. La distribución de tensiones tangenciales del problema es, casualmente, la imagen de portada del libro.

PD: Parece que voy aprendiendo, he sido capaz de escribir sobre el ensayo brasileño sin caer en el chiste fácil de nombrar las ingles autóctonas, el vóley playa, las mulatas, Copacabana, Ipanema, los tangas, el carnaval, la Bossa nova…

El problema es que zanjar una cuestión al estilo «muerto el perro se acabó la rabia» sólo es válido si únicamente hay un perro y si, efectivamente, está rabioso… so pena de hacer el idiota, quedarnos sin perro y seguir con el contagioso problema de la rabia, cual película de zombies.

Que las competencias en urbanismo sean autonómicas es parte de la Constitución (Art. 148), que entre esas competencias vaya incluido el control de calidad de la edificación es, hasta cierto punto, discutible, ya que si una vivienda digna es un derecho (Art. 47), no está muy claro que el grado de dignidad pueda ser distinto en cada autonomía (digo yo), pero que la acreditación para que un laboratorio pueda medir esa dignidad dependa de cada autonomía… es complicado de entender.

Y si eso era extraño, todavía lo es más comprobar cómo, de un día para otro, y con la Ley Ómnibus en la mano, ya ni siquiera es necesario tener una acreditación para montar un laboratorio de ensayos, tan sólo una declaración responsable y un sistema de gestión de calidad.

¿Cúal es el problema?

Pues, básicamente, que en construcción cualquiera puede confirmar que los ensayos de rotura de probetas de hormigón o de doblado-desdoblado del acero verifican lo esperado. Y lo mismo ocurre con los ensayos de calidad para viales, se miran las actas, se comprueba si verifican los límites establecidos en los pliegos y ya está.

Pero la geotecnia no funciona así, en geotecnia el resultado de un ensayo no proporciona directamente la tensión admisible o la estabilidad de un talud, antes se requiere un análisis en conjunto de todos los datos para comprobar si son o no coherentes entre sí, y para eso necesitamos que los datos sean correctos, algo que, por muy acreditado que esté el laboratorio, no siempre se cumple.

¿Qué quiero decir?

Que si yo tengo una empresa de topografía, me encargan la medida exacta de un árbol centenario que, a ojo, tiene unos 15 metros y obtengo una altura de 10.000 km… tengo un problema, porque aunque el aparato esté perfectamente calibrado, la medida bien tomada y yo esté dispuesto a jurar que todo se ha hecho correctamente, también sé que el resultado está mal

Con la geotecnia ocurre justamente lo contrario. Las acreditaciones son útiles para comprobar que la muestra se extrae y ensaya correctamente, los acreditadores lo preguntan y comprueban todo, pero en ningún momento verifican si alguien es capaz de interpretar el resultado del ensayo y saber, a la vista de ese resultado, si el ensayo se ha hecho bien o mal. 

Ese es el problema, no conocer el producto.

Hace unos días me decía un amigo que debía hacer un informe pericial y le habían dado unos resultados que no servían para nada, con lo que el juicio estaba totalmente perdido, eso si, su cliente se había ahorrado un dinero contratando el laboratorio más barato…

No es nuevo, conozco un laboratorio acreditado en el que la clasificación del suelo la decide el sondista, digan lo que digan granulometrías y límites de plasticidad, al igual que hay laboratorios acreditados entregando actas con ángulos de rozamiento de 75º y cohesiones efectivas de 200 MN, justificando esos resultados desde la más absoluta ignorancia con un «pues es lo que ha salido«, excusa que le recuerda a uno aquello de «una vez hemos eliminado todo lo probable, solo queda lo improbable«, y lleva a pensar en hombrecillos verdes empecinados en estropear los ensayos con nocturnidad, alevosía y peleas a navajazos entre kilopondios, Newtons y Pascales.

Evidentemente, todos esos errores pueden «explicarse» más o menos bien en el informe geotécnico, pero si se trata de un informe para edificación te encuentras de frente con el revisor del Organismo de Control Técnico que, aún siendo consciente de que los ensayos están mal, tiene entre manos una memoria -firmada y visada por un técnico responsable- que no se corresponde con unas actas -firmadas por un laboratorio acreditado-, lo cual le crea no pocos conflictos en su propia empresa.

Hacer un edómetro o un triaxial no es lo mismo que romper una piedra o doblar un hierro. Hay ensayos que requieren interpretación y ensayos que por si solos proporcionan un resultado, no darse cuenta es un error, un error que llevamos ya mucho tiempo señalando con el dedo… tiempo que las entidades acreditadoras han  malgastado mirando el dedo.

Más información:

• Especial sobre la Ley Ómnibus en el Ministerio de Economía y Hacienda
• Ley 17/2009 sobre el libre acceso a las actividades de servicios y su ejercicio [pdf]
• Ley Ómnibus 25/2009 de modificación de diversas leyes para su adaptación a la Ley sobre el libre acceso a las actividades de servicios y su ejercicio [pdf]
• Real Decreto 410/2010 por el que se desarrollan los requisitos exigibles a las entidades de control de calidad de la edificación y a los laboratorios de ensayos para el control de calidad de la edificación, para el ejercicio de su actividad [pdf]

– Oye, ¿tienes algo en castellano sobre hormigón proyectado? Algo facilito, tengo un talud con unos bloques sueltos y quiero saber qué espesor mínimo necesito para que se queden en su sitio y no me den problemas, nada complicado, sólo quiero hacerme una idea de lo que tengo que pedir, dosificación, espesores, vamos, lo normal.

– Tienes suerte, MBT-DEGUSSA tiene un librito en español sobre hormigón proyectado para soporte de roca, justamente. Tengo en papel la edición del año 2000 y en pdf la del 2002. Si quieres te lo mando pero sería mejor que lo buscaras en google, debe haber ya alguna edición más nueva, han pasado casi diez años.

– OK, voy a buscarlo. Oye, por cierto, ¿qué es más correcto, hormigón proyectado, gunita o shotcrete?

– Pues antes se oía mucho lo de gunita, pero ahora creo que es más frecuente llamarlo hormigón proyectado, hasta sale así en la wikipedia.

– Ya, la wikipedia es lo primero que he mirado, pero no tiene mucha información, la verdad. Vale, ahora lo busco, muchas gracias.

– De nada, aaaadios.

[… diez minutos después…]

– Oye, no lo encuentro por ningún lado, eso no existe, me estás tomando el pelo.

– Esta vez no… el libro existe, el autor es un tal Melbye, lo consulté hace poco para calcular un recalce.

– Lo que tú digas, pero yo no lo encuentro.

– Vale, luego lo miro y te digo algo.

Un rato después, compruebo dos cosas, primero, que al igual que DEGUSSA absorbió a MBT y BETTOR, ahora todos han sido absorbidos por BASF; y segundo, que los de BASF se han olvidado de «colgar» el libro en su web, porque no aparece por ningún lado.

Así que… si alguien conoce una versión más moderna que lo diga, mientras tanto dejo aquí la versión que yo tengo, la de 2002, todavía con el logo de DEGUSSA.

Shotcrete para soporte de rocas. Melbye [pdf, 11 Mb]

Haz la prueba. Un coche pequeño y económico saldrá rodeado de coches mucho más grandes y contaminantes (a ser posible, inmovilizados en un atasco); un coche deportivo circulará en solitario por una carretera de montaña llena de curvas; y una moto de gran cilindrada… es muy probable que salga con una chica ligera de ropa, también con muchas curvas, en una postura próxima al esguince cervical.

En los catálogos de soluciones geotécnicas también hay fotos, pero como las obras no son algo muy atractivo (y mucho menos durante la ejecución), en lugar de poner a gente llena de barro hasta las orejas, colocan esquemas y dibujos de colores.

El problema es que un esquema puede ser muy claro, pero también irreal. Por ejemplo, en el caso de los catálogos de pilotes… ¿hasta qué punto es cierto eso de que los pilotes Franki tienen la punta ensanchada?

Vayamos por partes, ¿qué es un pilote Franki?

En principio, un pilote Franki es, simplemente, una versión mejorada de los pilotes hincados Simplex, patentada en 1909, en Bélgica, por Edgar Frankignoul (como ingeniero) y Edmond Baar (como socio capitalista). Lo que ocurre es que la idea funcionó bien y estos pilotes pronto se hicieron muy populares (con gran asombro de sus vecinos, para los que «idea belga» es algo así como un oxímoron, a juzgar por la cantidad de chistes de belgas que hay).

¿En qué consiste el pilote Franki?

Pues el esquema de ejecución es bastante simple, consta de una entubación metálica con un tapón de hormigón en la punta. El conjunto entubación + tapón se va hincando «a golpes» mediante una maza hasta llegar a la profundidad deseada, una vez allí, se sujeta la entubación y se expulsa hacia abajo (también a golpes) el tapón de la punta, creando así un bulbo o «punta ensanchada» a base de compactar el terreno, lo que hace que este pilote sea también muy eficiente trabajando a tracción.

Este es el típico esquema de un pilote Franki:

Vale, pero… ¿de verdad es así?

Pues, lógicamente, depende del terreno, pero viendo las siguientes fotografías, tomadas en el Technology Park de Zwijnaarde, en Bélgica, parece que si, que en realidad, sí existe una «punta ensanchada»:

(como otras veces, si pulsas en las fotos las verás mucho mejor)

En cuanto a datos técnicos, aunque estos pilotes pueden llegar hasta profundidades de 30 metros, su longitud óptima de trabajo se sitúa por debajo de los 20 metros, en los que pueden soportar cargas de trabajo de hasta 200 toneladas con diámetros de 0,70 metros.

Evidentemente, el sistema ha sufrido modificaciones durante estos 100 años transcurridos, pero en esencia sigue siendo el mismo. En este folleto [pdf] de la empresa argentina ARTILES se pueden ver cómo son las versiones más actuales de este método.

Las fotos son de Flickr, del usuario zement, el esquema está tomado de la página web belga de Franki Geotechnics.