«Taludes Excavados en Roca». Conferencia de Manuel Romana en el 2º Simposio Suramericano de Excavaciones en Rocas

La Sociedad Española de Mecánica de Rocas ha publicado en su web una amena y extensa conferencia de Manuel Romana Ruiz sobre “Taludes Excavados en Roca” perteneciente al 2º Simposio Suramericano de Excavaciones en Rocas celebrado en Costa Rica en agosto de 2012.

Es un artículo muy interesante, en tono divulgativo, sobre cuestiones conceptuales, criterios de estabilidad (tratando por separado taludes mineros, taludes en vías de comunicación y taludes en obras hidráulicas), distinciones entre métodos numéricos y métodos de equilibrio límite, futuras tendencias y muchos, muchos casos reales, algunos de ellos mencionados ya en el blog, como el recalce de la torre norte del castillo de Denia o las cunetas Ritchie para desprendimientos, por ejemplo.

Taludes Excavados en Roca. Conferencia de Manuel Romana en el 2º Simposio Suramericano de Excavaciones en RocasManuel Romana. Taludes Excavados en Roca (pdf – 2,5 MB)

Mecánica de rocas y restauración, el recalce de la Torre Norte del Castillo de Denia

Detalle del Recalce de la Torre Norte del Castillo de Denia

Hablar de mecánica de rocas en restauración puede parecer exagerado pero en el caso del recalce de la Torre Norte del Castillo de Dénia funcionó bastante bien.

Vista del Recalce de la Torre Norte del Castillo de Denia

Para conocer el origen del problema es necesario hacer una breve introducción histórica:

Los castillos inexpugnables y las altas murallas pasaron a mejor vida con el desarrollo de la artillería. A partir de ese momento, las murallas que antes proporcionaban seguridad y el castillo en el que buscar refugio se convirtieron en a) un molesto obstáculo contra el desarrollo urbanístico, y b) un montón de piedras. Respectivamente.

Vista del Castillo de Denia antes de explotar la cantera

Vista del castillo de Dénia, antes de sufrir daños en su ladera norte

En el caso de Dénia, en la costa norte de Alicante, el castillo quedó seriamente dañado durante la Guerra de la Independencia, pero los problemas habían empezado ya un siglo antes, en la Guerra de Sucesión, concretamente el 17 de noviembre de 1708, cuando la ciudad se rindió ante los 10.000 infantes, 1.500 hombres a caballo y 24 cañones del sanguinario Mariscal D’Asfeld, aventajado discípulo del Mariscal Vauban (si, el de la famosa carta a los contratistas), a las ordenes del rey Felipe V (el número de tropas varía, según las fuentes).

Como ya sabemos, la Guerra de Sucesión la ganaron los Borbones y Felipe V no tuvo reparos en castigar a todo aquel que hubiera apoyado a los Austrias, es decir, Aragón, Valencia, Cataluña y Mallorca, lo que venía siendo la corona de Aragón.

Pero en el caso de Dénia había algo más…

En 1612, Felipe III (de Austria) le había otorgado a la población el título de ciudad (que el Duque de Lerma —favorito del Rey—, fuera también marqués de Dénia también tuvo algo que ver).

Años más tarde, la nueva ciudad decidió devolverle el favor siendo la primera de la Corona de Aragón en proclamar rey al Archiduque Carlos de Austria…

Y la proclamación le salió muy cara.

La ciudad fue destruida, todos sus bienes confiscados, y sus habitantes expatriados. Según las crónicas, tras el castigo solo quedaron 144 personas… como dijo aquel galo, vae victis.

Puede que ya no tuviera mucha población, pero seguía teniendo un puerto muy bien situado, tanto que eso fue lo que decidió su reincorporación a la corona, en 1804. Pese a su potencial, la ciudad había apoyado a los Austrias, así que los sucesivos informes técnicos sobre la conveniencia de reparar, dragar y ampliar el puerto fueron pasando de mano en mano sin pena ni gloria.

Entre 1867 y 1873 se derriban las murallas para permitir la expansión de la ciudad. La mampostería se aprovecha para construir y el relleno para colmatar zonas húmedas próximas.

[Nota técnica: Puedo dar fe de esto, he hecho informes geotécnicos cerca del castillo y en muchos casos se obtienen ensayos SPT de 0 golpes -si, cero golpes-, el típico terreno blando de marjal mediterráneo, para entendernos.]

A lo que vamos, la ciudad sigue creciendo y en 1892 deciden que ya es hora de tener un puerto en condiciones, proyecto que redactará una autoridad en el tema, Rafael Yagüe Buil, Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos, autor también de los puertos de Gandía y Málaga.

El problema es, para variar, económico, porque la piedra es cara, y no hay dinero…

… lo que si hay es un castillo muy cerca del puerto…

… en lo alto de un macizo rocoso…

… y que ya no se usa para nada…

… ¡¡ Decidido, sacarían la piedra de la ladera norte del castillo !!

Las obras del puerto tardarían años en terminarse, entre la gripe de 1918 y una plaga de filoxera que se cargó las cosechas de vid, la zona tardó años en levantar cabeza, pero la cantera se explotó, vaya si se explotó, así quedó la ladera norte del castillo… y así sigue hasta el día de hoy.

Vista aérea de la cantera del Castillo de Denia

Postal de la cantera y el castillo de Denia

La cantera también tuvo su momento de gloria en las postales

Demos ahora un salto temporal. Estamos en 1984, se llevan las hombreras y el pelo cardado, en los 40 Principales suena el Blue Jean de David Bowie, el hueco de la cantera está ocupado por un Instituto de Formación Profesional y el talud, pese a conservarse en buen estado, presenta caídas ocasionales (es de piedra, pero los años no perdonan).

En previsión de un disgusto (son niños, pero a veces se les coge cariño), se decide colocar un pequeño muro de contención de 3 m de altura con un colchón de algas (si, has leído bien, ¡¡ algas !!), que amortigüe las caídas, a modo de cuneta Ritchie, solución que pinta mal.

Y al cabo de unos días huele todavía peor.

Castillo de Denia

Vista actual del castillo de Denia (Fuente: Flickr)

Para colmo de males, uno de los bloques desprendidos descalza la Torre Norte del castillo, momento en el que deciden tomarse el tema en serio, no sea que pase algo.

Vista del Puerto de Denia desde la cantera

El puerto desde la cantera, con la torre norte en segundo plano, todavía en buen estado

Pasemos al apartado técnico:

El “Estudio de la estabilidad del talud norte y recalce de la torre norte del Castillo de Denia, Alicante” fue encargado por la Dirección General de Bellas Artes de la Consellería de Cultura de la Generalitat Valenciana a la E.T.S. de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Valencia en 1984, siendo sus autores Manuel Romana Ruiz, Francisco A. Izquierdo Silvestre y José B. Serón Gáñez.

El talud tiene una longitud de 105 metros, una altura máxima de 45 metros, una inclinación de 70º-90º y una dirección de buzamiento de 330º. Las murallas se encuentran justo en coronación del talud (si, explotaron la cantera al máximo) y tienen una altura aproximada de 10 metros, según zonas.

El macizo está formado por calizas cretácicas margosas en bancos de potencia métrica, con karstificación y diaclasado vertical, ligeramente meteorizadas (grado II), con un RQD del 75-90%, un RMR básico de 79-84 y una resistencia a compresión simple de 45-67 MPa.

Vistos los datos anteriores es evidente que a) la roca es bastante buena (y por eso se la llevaron al puerto), y b) son las discontinuidades las que están creando problemas. El estudio de campo mostró tres familias de discontinuidades, además de la estratificación, representadas en proyección estereográfica más abajo. En general se trata de discontinuidades onduladas-rugosas (con un JRC de 10-15), continuas, con una apertura de 1 a 5 mm, espaciamientos de 0,60-2,00 m y relleno de calcita y arcilla de decalcificación.

Proyección estereográfica medidas castillo de Denia

En el caso de la Torre Norte, además del desplome del paramento podía darse también una rotura plana a favor de una de las familias de discontinuidades, de orientación casi paralela al talud, así que se planteó una reparación en dos partes (ejecutada en verano de 1985).

En una primera fase, calculado el volumen que podía deslizar (≈41 m³), se saneó el talud y se diseñó un “tacón” anclado mediante bulones a la resina, de Φ22 mm y longitudes de 1 a 4 metros en una malla de 2,5 bulones/m². Hecho esto se colocaron varias capas de malla de alambre de triple torsión de Φ3 mm, y hormigón proyectado o gunita con un color similar al de la piedra hasta reconstruir la cuña deslizada, dejando ya preparadas las cabezas de anclaje.

Esquema del Recalce de la Torre Norte del Castillo de Denia

Posteriormente, creada ya la “cuña de anclaje”, se perforaron y tesaron siete anclajes de cable a 1.000 KN para aumentar la resistencia a corte del plano de rotura, asegurando una posible caída de todo el conjunto (≈355 m³) a favor de la rotura plana ya mencionada.

Esquema del Recalce de la Torre Norte del Castillo de Denia

Detalle del Recalce de la Torre Norte del Castillo de Denia

Una de las cuestiones que más preocupaba a la Dirección General de Bellas Artes es que el arreglo fuera muy visible, algo que Manuel Romana evitó usando hormigón proyectado de color parecido al de la roca natural.

Pasado el tiempo el color se conserva bastante bien, los anclajes casi no se ven (se notan mucho más los arreglos en el paramento de la torre) y todo sigue en su sitio, que es lo importante.

Vista del Recalce de la Torre Norte del Castillo de Denia

Por cierto, con el tiempo pensaron que eso de tener un instituto justo debajo del talud no era una buena idea, por aquello de que los niños son el futuro y deben crecer sanos para pagar impuestos y todo eso, así que decidieron poner algo menos valioso… por lo que pudiera pasar.

Actualmente, el hueco lo ocupa la sección de urbanismo del Ayuntamiento de Dénia.

No, no es broma.

 

Notas:

  • Un instituto en la ladera norte de un talud casi vertical de 45+10 metros de altura, menos mal que en Dénia hace buen tiempo, que si no…
  • Existe una propuesta para restaurar la pendiente original de la ladera creando un hueco de usos múltiples (auditorio, piscinas, etc). Es buena idea, aunque lo de excavar tres sótanos con el nivel freático apenas a dos metros de profundidad no sé si merece la pena.
Propuesta restauración de la cantera del castillo de Denia
  • George R. R. Martin se inspiró en la Guerra de las Dos Rosas (Lancaster = Lannister) para Juego de Tronos, ¿no hay nadie que haga lo mismo con la Guerra de Sucesión Española? tendría mucha más intriga.
  • El castillo dejó de repararse con propósitos defensivos en 1828. En 1859 se ordenó su derribo pero no llegó a ejecutarse al pasar a manos privadas. En 1952 el ayuntamiento lo recuperó de nuevo.
  • En 1895, aprobada la construcción del puerto, el alcalde de Dénia decía: “Rafael Yagüe, ingeniero, autor del proyecto, que con un desprendimiento y abnegación superiores a todo elogio, no sólo hizo frente a los considerables gastos que llevan consigo los estudios y confección de planos, sino que también, con su proverbial actividad y con un celo nunca bien apreciado, ha puesto al servicio de Dénia todo su talento y todas sus energías. Los diques del puerto serán el monumento que perpetúe la memoria del ilustre ingeniero”. Fallecido Yagüe en 1899, su familia todavía solicitaba en 1907 que se abonaran los honorarios de proyecto.

Bieniawski – «Errores en la aplicación de las Clasificaciones Geomecánicas y su corrección»

Las discusiones sobre la mayor o menor conveniencia de las Clasificaciones Geomecánicas (RMR, Q, SMR, SRC, etc.) son muy habituales en mecánica de rocas. Dependiendo del interlocutor las quejas recaen sobre el usuario (que no sabe), el método (que no vale), el terreno (que no se ajusta al método) e incluso sobre el ordenador (doy fe, una vez me encontré un talud con un SMR mayor de 100 y todas las culpas eran para el pobre ordenador, que se limitaba a calcular lo que le habían pedido).

¿Tiene sentido culpar al método?, ¿es mejor una versátil llave inglesa que una exacta llave fija, que nos obliga a cargar con todos los tamaños intermedios?, ¿justifican versatilidad y comodidad, la ignorancia o incluso la pereza por aprender y aplicar otros métodos?

El tema daría para mucho, pero para discutir ya están los foros, yo me voy a limitar a enlazar este artículo de R. Z. Bieniawski Von Preinl que va un paso más allá, definiendo los cinco errores de concepto más frecuentes de la ingeniería geomecánica (todos ellos derivados de un uso incorrecto del método) y los diez mandamientos para usar las clasificaciones RMR y Q.

Es el punto de vista del “padre” de la Clasificación Geomecánica RMR, está en castellano y se lee muy bien (demasiado, cuando habla de Hoek y el GSI). ¿No me crees?, descarga el documento, ponte cómodo y empieza a leer.

Bieniawski - Errores en la aplicación de las Clasificaciones Geomecánicas y su corrección


El túnel y la estratificación

En el pasado la orografía marcaba la ruta, un burro suelto indicaba el camino y la estructura del macizo rocoso sugería la forma más segura de atravesarlo. En el presente, la orografía sólo importa si es políticamente rentable, los burros siguen dictando el camino (algunas cosas nunca cambian) y los macizos rocosos se atraviesan cómo, cuándo y por dónde haga falta.

Las fotografías están tomadas en la carretera A-2403, cerca del Parque Geológico de Aliaga, en Teruel, zona mencionada ya en aquella entrada que dediqué a la rugosidad de las juntas, y en apenas unos metros de trazado nos permiten ver cómo el terreno es atravesado de forma paralela, perpendicular y oblicua a la estratificación, siendo este último el caso más delicado, por la posible formación de cuñas.

[Pulsa sobre las fotografías para verlas mejor]

Las fotos son de Google Street View, mucho mejores que las mías, todavía de aquella época analógica en la que había que esperar varios días para descubrir un dedo tapando el objetivo, aunque en las mías el hastial de la segunda foto no estaba hormigonado, eso debe ser reciente.

Ya que estamos con el tema, ¿cuánto puede influir la estratificación?

Pues bastante, pero si se trata de cuantificarlo numéricamente, grosso modo, podemos echar mano de una clasificación geomecánica. Tomando la clasificación RMR de Bieniawski, por ejemplo, la orientación de las discontinuidades respecto de la traza del túnel se tiene en cuenta con un factor (tomado de la clasificación RSR de Wickham, Tiedemann y Skinner) que puede llegar a restar hasta 12 puntos sobre 100… no está mal.

«El colapso de la estación de Pinheiros de enero de 2007», por Nick Barton

Otra conferencia o Keynote Lecture del Eurock 2009, esta vez a cargo de Nick Barton, muy conocido por la Clasificación Geomecánica Q de Barton, Lien y Lunde, y que en esta ocasión estudia el colapso producido en la estación de Pinheiros, en la línea 4 del metro de Sao Paulo, en enero de 2007.

Se trata de un problema recurrente, los túneles de metro profundos no gustan, la gente ya no quiere bajar tramos y más tramos de escaleras hasta el centro de la tierra, están pasados de moda, ahora se buscan estaciones poco profundas, amplias, luminosas y diáfanas, lo cual resulta problemático porque eso implica hacerlas muy superficiales, y ya se sabe que los niveles más superficiales del terreno suelen ser también los más alterados, por no mencionar que son también los niveles ocupados por las cimentaciones más próximas. 

En este caso, el colapso afectó a una longitud de 40 metros con una luz de 19 metros, se llevo por delante a siete personas y se parece mucho a otros colapsos de frente… quizá demasiado.

La conferencia lleva por título «Metro construction at the most unfavourable depth caused a major metro station collapse in Brazil due to a unique sub-surface structure” y está disponible también como artículo [pdf comprimido en zip, 2,17 MB]. Tiene una duración de 42 minutos y habría ganado mucho si hubieran apagado la luz, francamente.

Si alguien quiere más información, tiene más datos en esta presentación [pdf – 10 MB] y algunas fotografías interesantes en esta cuenta de Flickr.