Carga ambiental sobre edificacionesrelación con su cimentación y repercusión en la estructura

Abstract

Esta Tesis describe una metodología para la toma de datos, el análisis y la interpretación de las variables ambientales (principalmente humedad y temperatura) que actúan sobre los suelos sobre los que se sitúan las cimentaciones de los edificios. Con esta metodología se define un sistema para realizar una monitorización del suelo y de la estructura, así como el procedimiento para el estudio del comportamiento de las cimentaciones y del resto de la estructura ante los cambios producidos en los suelos por el efecto de esas variables ambientales. Se propone un sistema de caracterización de la distribución del contenido de agua en los suelos de cimentación. Se utilizan técnicas de reflectometría de dominio de frecuencia (FDR) para la toma de datos. El análisis de los datos obtenidos se basa en el valor medio del contenido de agua, wAV, y en el valor del gradiente medio del contenido de agua en el perfil, iAV. Con estas dos variables se caracteriza el dominio de estudio y su evolución a lo largo del periodo de monitorización. Para comprobar su validez, la metodología se ha aplicado a un caso real, la sede del Instituto de Tecnología, Construcción y Telecomunicaciones (ITCT) de la Universidad de Castilla-La Mancha, situado en la ciudad de Cuenca. Esta sede está formada por un total de cuatro módulos, en los que se han utilizado distintas soluciones estructurales: zonas de pórticos de hormigón armado, espacios con pórticos de perfiles de acero laminado, forjados unidireccionales y reticulares. El conjunto, junto con sus espacios exteriores, se ha sometido a un proceso de monitorización, tanto del suelo de cimentación como de la estructura. En el suelo se han tomado datos de humedad y de posición del nivel freático, mientras que en la estructura se ha realizado una nivelación de precisión de las zapatas. Se ha determinado la movilización de vigas y paños utilizando clinómetros de precisión. Además, para controlar las acciones atmosféricas, se ha monitorizado la evolución de la temperatura, precipitación, humedad relativa, radiación solar y velocidad del viento. De este modo, además de poder verificar el alcance de los métodos aplicados, se ha podido optimizar el sistema de interpretación de datos y generar procedimientos sencillos extrapolables a otros casos. Los datos obtenidos han permitido desarrollar un modelo que explica el comportamiento de la interfaz suelo-estructura a partir de las variables ambientales caracterizadas. Para ello, se han combinado los valores de contenidos de agua con los datos de asientos, las deformaciones de las vigas y los datos climáticos. Dadas las diferencias existentes en la cadencia de toma de datos, la información ha podido interpretarse de modo integrado gracias a la utilización de una técnica de agrupamiento basada en la aplicación de la distancia de Jeffreys como medida de disimilitud entre series de datos suavizadas. Finalmente, se presenta un método para el cálculo de la interacción suelo-estructura en zapatas aisladas. Este método se basa en la combinación del modelado termo-hidro-mecánico bidimensional del suelo, mediante el método de los elementos finitos, y un modelo de cálculo matricial para el análisis de la estructura. Así, los movimientos del suelo debidos a los cambios en el contenido de humedad obtenidos en modelo de elementos finitos se introducen como condiciones de contorno para el análisis de la estructura mediante el método directo de la rigidez. En conjunto la tesis presenta una metodología integrada de monitorización y evaluación del comportamiento de la cimentación en función de las variables ambientales. Con ella se pueden establecer procedimientos para la evaluación del estado de conservación de la estructura, y para la detección temprana de procesos patológicos relacionados con problemas en las cimentaciones.