ES3038360T3 - Method and assembly for monitoring the foundation of a structure - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método y a un dispositivo para monitorizar los cimientos de un edificio, en el que se determinan los parámetros del suelo y, a partir de estos parámetros, se calcula un modelo preliminar del suelo mediante una unidad informática, a partir del cual se diseña el diseño de los cimientos del edificio teniendo en cuenta los datos especificados del edificio que se va a construir. Durante y/o después de la construcción de los cimientos del edificio se registran mediante dispositivos de medición los valores medidos de asentamientos, deformaciones y/o fuerzas sobre los cimientos del edificio o sobre el edificio. Estos valores se introducen en la unidad informática, que comprueba si coinciden con el modelo de suelo anterior y, si no coinciden, la unidad informática calcula un modelo de suelo posterior en el que coinciden con el nuevo modelo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento y dispositivo para la supervisión de una cimentación de edificio

La invención se refiere a un procedimiento para la supervisión de una cimentación de edificio en un terreno para una construcción, según la reivindicación 1.

La invención se refiere asimismo a un dispositivo para la supervisión de una cimentación de edificio en un terreno para una construcción, según la reivindicación 9.

Para la supervisión de cimentaciones de edificios, se conoce en principio la disposición de distintos sensores en la cimentación de un edificio o en su superficie, mediante los cuales puede supervisarse el estado de dicha cimentación. Con tales sensores pueden medirse deformaciones, fisuras, asentamientos o fuerzas en la cimentación del edificio. Asimismo, es conocido enviar los datos de medición a una central que compara los valores medidos con valores límite preestablecidos, con el fin de detectar de forma temprana la aparición de cambios excesivos o inadmisibles en la cimentación. Esto permite, por ejemplo, la posibilidad de realizar de manera temprana trabajos de rehabilitación en la cimentación o en el edificio, para evitar daños mayores.

Un sistema de este tipo para la supervisión de una estructura en relación con un puente se describe, por ejemplo, en el documento 8,990,027 B2 o en la patente europea correspondiente EP 2391 776 B1.

Para la determinación de la capacidad portante de una cimentación de edificio, las condiciones del terreno en el que debe ejecutarse la cimentación son de importancia decisiva. En función de la capacidad portante del terreno, se diseña la cimentación. Especialmente en el caso de construcciones de gran envergadura, resulta fundamental una determinación lo más precisa posible de las condiciones del terreno. Así, una cimentación sobre suelos blandos o arenosos debe diseñarse de forma considerablemente distinta que sobre suelos rocosos. Sin embargo, en muchos emplazamientos de obra las condiciones del terreno son inciertas, ya que el suelo puede estar compuesto por distintas capas con espesores variables o incluir zonas con roca, grava, arena, arcilla y cavidades.

En la ejecución de construcciones de gran envergadura es, por tanto, habitual realizar sondeos en varios puntos de un emplazamiento para obtener información más detallada sobre la composición exacta del terreno. A partir de los distintos sondeos se elabora entonces un modelo del terreno que sirve de base para el diseño de la cimentación, incorporando márgenes de seguridad preventivos. En particular, en obras con un terreno no homogéneo, el modelo del terreno así determinado puede diferir de forma significativa de las condiciones reales del mismo. En tal caso, es necesario prever márgenes de seguridad aumentados en el diseño de la cimentación, lo que, sin embargo, puede dar lugar a costes considerablemente más altos, por ejemplo, debido al incremento del número o tamaño de pilotes de cimentación, anclajes, barras de refuerzo y mayores volúmenes de hormigón.

Además, existe el problema de que, a pesar de los márgenes de seguridad correspondientes, desviaciones inesperadamente grandes entre el modelo del terreno y las condiciones reales pueden provocar, a largo plazo, daños en la construcción y reducir la vida útil de la misma.

El documento EP 3 109 365 A1 divulga un procedimiento para la supervisión de una cimentación de edificio en un terreno para una construcción, en el que:

- se determinan parámetros del terreno,

- a partir de los parámetros determinados, se calcula mediante una unidad de procesamiento un modelo preliminar del terreno, sobre el cual se diseña la ejecución de la cimentación teniendo en cuenta los datos especificados de la construcción a erigir,

- durante la ejecución de la cimentación se registran, mediante dispositivos de medición, valores relativos a asentamientos, deformaciones y/o fuerzas en la cimentación o en la construcción,

- los valores medidos se transfieren a la unidad de procesamiento, la cual verifica si estos valores concuerdan con el modelo preliminar del terreno, y

- si los valores medidos no concuerdan con el modelo preliminar, la unidad de procesamiento calcula un modelo posterior del terreno con el que los valores medidos sean coherentes, comparándose el modelo preliminar con el modelo posterior para determinar en qué medida se cumplen los datos especificados de la cimentación.

La invencióntiene por objetivoproporcionar un procedimiento y un dispositivo que permitan una supervisión especialmente fiable del estado de una cimentación de edificio.

El objetivo se alcanza, por un lado, mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1 y, por otro, mediante un dispositivo con las características de la reivindicación 9. Las formas de realización preferidas de la invención están indicadas en las reivindicaciones dependientes.

Según la invención, se propone un procedimiento para la supervisión de una cimentación de edificio en el terreno para una construcción, en el que se determinan parámetros del terreno y, a partir de los parámetros determinados, se calcula mediante una unidad de procesamiento un modelo preliminar del terreno, sobre el cual se diseña la ejecución de la cimentación teniendo en cuenta los datos especificados de la construcción a erigir. Durante o después de la ejecución de la cimentación, se registran, mediante dispositivos de medición, valores relativos a asentamientos, deformaciones o fuerzas en la cimentación o en la construcción, los cuales se transfieren a la unidad de procesamiento, que verifica si dichos valores concuerdan con el modelo preliminar del terreno. Si los valores medidos no concuerdan con el modelo preliminar, la unidad de procesamiento calcula un modelo posterior del terreno con el que los valores medidos sean coherentes.

La invención no se limita, como en los procedimientos de supervisión clásicos, a registrar datos de medición en una cimentación de edificio con una construcción y a comparar dichos datos con valores límite para determinar si la cimentación o la construcción se comportan todavía de manera esperada y admisible, o si se producen cambios que requieran la adopción de medidas de seguridad.

El procedimiento según la invención va mucho más allá de los métodos conocidos hasta ahora en lo que respecta a la supervisión. Mediante el procedimiento se verifica si los valores medidos por los sensores en la cimentación o en la construcción concuerdan con el modelo del terreno que sirvió de base para el diseño de la cimentación. Si estos valores se encuentran dentro del intervalo previsto, determinado a partir del modelo preliminar del terreno, se constata que el estado de la construcción es correcto. Si uno o varios valores medidos en la cimentación o en la construcción presentan desviaciones inesperadas o excesivas, incluso si dichos valores no fueran críticos o problemáticos para la construcción, el procedimiento según la invención permite calcular un nuevo modelo posterior del terreno en el que los valores actuales sean coherentes con los valores previstos mediante el cálculo o se encuentren dentro del intervalo esperado. A partir de este nuevo modelo posterior del terreno puede realizarse un recálculo o un cálculo repetido de la cimentación para comprobar si esta sigue cumpliendo los datos especificados para la construcción.

En el procedimiento según la invención, se utilizan valores medidos en la cimentación o en una construcción para determinar un modelo del terreno refinado. Este modelo refinado y, por tanto, más próximo a la realidad, puede emplearse para verificar en qué medida la cimentación cumple los requisitos establecidos.

Puede considerarse, por tanto, como idea fundamental de la invención, la utilización de datos de medición en una cimentación y, eventualmente, en una construcción para obtener conclusiones sobre las características del terreno y refinar el modelo original o preliminar, aproximándolo más a la realidad.

Según la invención, el modelo preliminar del terreno se compara con el modelo posterior para determinar en qué medida se cumplen los datos especificados de la cimentación. En particular, la unidad de procesamiento puede, a partir de ello, determinar o proponer medidas constructivas para lograr o garantizar el cumplimiento de los datos o requisitos especificados en el nuevo modelo del terreno.

Resulta especialmente ventajoso que los datos especificados incluyan la capacidad portante o la vida útil de la cimentación o de la construcción. En especial, la capacidad portante de una cimentación es un requisito fundamental que debe cumplirse para la construcción de un edificio sobre la misma. Particularmente en presas, que con frecuencia cuentan también con muros de contención en el terreno, la vida útil tanto de la presa como de dichos muros de contención en el terreno, que, en el sentido de la invención, también se consideran una cimentación, constituye un factor determinante de los requisitos. En especial, en este tipo de construcciones o proyectos, un conocimiento más preciso del terreno puede dar lugar a una prolongación o reducción significativa de la vida útil. Particularmente en presas, disponer de datos fiables sobre la vida útil prevista puede influir en el tipo y número de trabajos de mantenimiento o rehabilitación, así como en el importe de las primas de los seguros necesarios para la construcción.

En general, los parámetros del terreno para determinar el primer modelo del terreno pueden obtenerse por cualquier medio adecuado, como a partir de datos empíricos de la zona donde se ubica el emplazamiento de la obra o mediante información procedente de otros proyectos de construcción comparables en la región. Según una variante de realización de la invención, resulta especialmente ventajoso que los parámetros del terreno se determinen mediante estudios geotécnicos, en particular sondeos de prueba. En especial, pueden realizarse perforaciones para extracción de testigos, a partir de los cuales es posible determinar la estructura del terreno. Asimismo, pueden efectuarse perforaciones con sondas o prospecciones desde la superficie para determinar los parámetros del terreno.

Resulta asimismo especialmente útil que los parámetros del terreno incluyan el tipo, la estructura y el espesor de las capas de suelo, así como su capacidad portante. Esto puede incluir también la detección de un horizonte rocoso en el terreno. De este modo, ya para el primer modelo del terreno que se calcule puede lograrse una determinación especialmente precisa y próxima a la realidad.

Para la detección de cambios en la cimentación o en la construcción pueden emplearse todo tipo de dispositivos de medición adecuados. Según un perfeccionamiento de la invención, resulta especialmente ventajoso que, como dispositivos de medición, se utilicen sensores, en particular galgas extensométricas o células de carga, instalados en o sobre la cimentación o la construcción. Estos sensores pueden registrar datos de medición desde el momento de su instalación y durante un largo período de varios años o incluso décadas, lo que permite obtener conclusiones fiables sobre el estado de la cimentación o de la construcción.

Según la situación de instalación, los dispositivos de medición pueden estar conectados por cable a la unidad de procesamiento o a una unidad de transmisión. En una disposición especialmente versátil, según una variante de realización de la invención, los dispositivos de medición están conectados de forma inalámbrica a la unidad de procesamiento. Los dispositivos de medición se pueden así consultar de forma continua o a intervalos predeterminados por una unidad de procesamiento central o por una unidad de procesamiento móvil. Resulta especialmente ventajoso que los dispositivos de medición estén provistos total o mayoritariamente de alimentación energética autónoma, por ejemplo, mediante una batería de larga duración. Asimismo, puede resultar ventajoso que los dispositivos de medición estén equipados con un transpondedor que, al recibir una señal entrante, la cual transmite simultáneamente la energía necesaria, realice una medición o transmita los datos de medición mediante una unidad emisora a la unidad de procesamiento.

Se logra una supervisión especialmente fiable de una construcción o de una cimentación mediante la repetición del procedimiento, en particular a intervalos regulares. Si en este proceso se obtienen valores de medición que no indican cambios o que muestran únicamente cambios esperados sobre la base del modelo preliminar del terreno, no es necesario realizar cálculos adicionales, ya que la construcción o la cimentación se encuentran en un estado correcto. Sin embargo, si los valores transmitidos revelan cambios fuera de un rango admisible, la unidad de procesamiento verifica si, y en qué medida, es necesario refinar o corregir el modelo preliminar del terreno. De este modo se obtiene un modelo posterior del terreno, a partir del cual se vuelve a verificar y calcular el diseño de la construcción para determinar en qué medida se cumplen todos los datos especificados, teniendo también en cuenta el nuevo modelo del terreno. En principio, el procedimiento según la invención puede aplicarse de forma que los modelos posteriores del terreno solo se elaboren una vez finalizada por completo la cimentación o la construcción. Sin embargo, según un perfeccionamiento de la invención, puede resultar especialmente económico que, al registrar los valores de medición todavía durante la ejecución de la cimentación, el modelo posterior del terreno se tenga en cuenta para el diseño de la cimentación en fases constructivas posteriores. En particular, en construcciones de gran envergadura que se ejecutan en distintas fases, los conocimientos y resultados de medición obtenidos en un primer tramo finalizado pueden procesarse mediante el procedimiento según la invención para comprobar si, y en qué medida, el modelo preliminar del terreno que sirvió de base refleja fielmente la realidad. De este modo, los modelos del terreno refinados pueden tenerse en cuenta en fases constructivas posteriores, por ejemplo, para el diseño de pilotes de cimentación, muros de contención, anclajes de retención, etc.

Según la invención, se mejora la seguridad de la construcción mediante la emisión, por parte de la unidad de procesamiento, de una advertencia cuando, en el modelo posterior del terreno, ya no se cumplen los datos especificados para la cimentación. En tal caso, pueden adoptarse medidas de rehabilitación o de aseguramiento para garantizar la seguridad de la construcción y, en su caso, de los usuarios. Por ejemplo, si fuera necesario, podrían instalarse pilotes de cimentación adicionales o refuerzos estructurales. Asimismo, podrían aplicarse medidas de aligeramiento para reducir las cargas sobre la construcción, evitando así el riesgo de una sobrecarga.

La invención se refiere además a un dispositivo para la supervisión de una cimentación de edificio en un terreno para una construcción, según la reivindicación independiente 9.

Con este dispositivo puede llevarse a cabo, en particular, el procedimiento según la invención descrito anteriormente, obteniéndose así las ventajas previamente expuestas.

La invención se explica a continuación con mayor detalle mediante diagramas de flujo relativos a ejemplos de realización preferidos. Los dibujos muestran:

Fig. 1

un primer diagrama de flujo esquemático del procedimiento según la invención; y

Fig. 2

otro diagrama de flujo esquemático correspondiente a un perfeccionamiento del procedimiento según la invención.

En la Fig. 1 se ilustra con mayor detalle la determinación del modelo del terreno, que aquí se denomina modelo de cálculo. A partir de parámetros del terreno predefinidos, que pueden incluir un módulo de rigidez o un peso específico del terreno, parámetros de corte del suelo, cargas procedentes del entorno y condiciones geométricas, por ejemplo, el espesor de las capas del terreno, se calcula un primer modelo del terreno.

Asimismo, en la cimentación y en la construcción, que pueden incluir también la obra y el terreno de cimentación, pueden registrarse, mediante los dispositivos sensores correspondientes, datos o valores de medición, por ejemplo sobre deformaciones, asentamientos, fuerzas de anclaje y laterales. Estos datos o valores de medición, designados como d0, se comparan, según el procedimiento de la invención, con los valores de medición previstos d, que se obtienen teóricamente a partir del modelo de cálculo. Si la diferencia entre los valores teóricos deseados d y los valores realmente medidos d0 se encuentra dentro de una tolerancia eps, los parámetros iniciales del terreno quedan validados. En tal caso, no se efectúa un nuevo cálculo del modelo del terreno o modelo de cálculo.

Sin embargo, si el valor de la diferencia entre los valores deseados y los valores reales supera el margen de tolerancia predefinido eps, la unidad de procesamiento ejecuta algoritmos de optimización, en los que se modifican los parámetros del terreno inicialmente asumidos hasta que se obtiene un modelo posterior del terreno o modelo de cálculo, basado en parámetros modificados del terreno mi, que represente de forma más precisa las condiciones reales del mismo.

El nuevo modelo del terreno o modelo de cálculo así obtenido puede emplearse, según la Fig. 2, para un recálculo o nuevo cálculo del diseño de la cimentación o de la construcción. Para ello, en primer lugar, se vuelven a verificar y recalcular, sobre la base del nuevo modelo de cálculo, las variables de diseño originales relativas a la ejecución, que, por ejemplo, en el caso de una pantalla de contención de excavación, pueden incluir la profundidad de instalación, el número, la longitud y la disposición de los anclajes, el diámetro y la separación de una pantalla de pilotes, así como el espesor de un muro pantalla.

En este proceso, la unidad de procesamiento puede establecer como objetivo la minimización, por ejemplo, de asentamientos y esfuerzos cortantes en muros, losas de cimentación y elementos de la cimentación, así como de los costes totales, y la maximización, por ejemplo, de la seguridad estructural. A partir de estos criterios, la unidad de procesamiento puede calcular, mediante algoritmos de optimización multicriterio, si las variables de diseño para fases constructivas posteriores pueden o deben modificarse conforme a los criterios establecidos. De este modo, puede lograrse, por ejemplo, un diseño estructural optimizado en cuanto a materiales, de bajo coste y/o especialmente seguro.

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES

   . Procedimiento para la supervisión de una cimentación de edificio en un terreno para una construcción, en el que: - se determinan parámetros del terreno,

   - a partir de los parámetros determinados, se calcula mediante una unidad de procesamiento un modelo preliminar del terreno, sobre el cual se diseña la ejecución de la cimentación teniendo en cuenta los datos especificados de la construcción a erigir,

   - durante o después de la ejecución de la cimentación, se registran, mediante dispositivos de medición, valores relativos a asentamientos, deformaciones y/o fuerzas en la cimentación o en la construcción,

   - los valores medidos se transfieren a la unidad de procesamiento, que verifica si estos valores concuerdan con el modelo preliminar del terreno, y

   - si los valores medidos no concuerdan con el modelo preliminar, la unidad de procesamiento calcula un modelo posterior del terreno con el que los valores medidos sean coherentes,

   comparándose el modelo preliminar con el modelo posterior para determinar en qué medida se cumplen los datos especificados de la cimentación,

   y emitiéndose por la unidad de procesamiento una advertencia cuando, en el modelo posterior del terreno, ya no se cumplen los datos especificados para la cimentación.
2. 2. Procedimiento según la reivindicación 1,caracterizado porquelos datos especificados incluyen la capacidad portante o la vida útil de la cimentación o de la construcción.
3. 3. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2,

   caracterizado porquelos parámetros del terreno se determinan mediante estudios geotécnicos, en particular sondeos de prueba.
4. 4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,

   caracterizado porquelos parámetros del terreno incluyen el tipo, la estructura y el espesor de las capas de suelo, así como su capacidad portante.
5. 5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,

   caracterizado porque, como dispositivos de medición, se instalan sensores, en particular galgas extensométricas o células de carga, en o sobre la cimentación o la construcción.
6. 6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5,caracterizado porquelos dispositivos de medición están conectados de forma inalámbrica a la unidad de procesamiento.
7. 7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6,caracterizado porqueel procedimiento se ejecuta de forma repetida, en particular a intervalos regulares.
8. 8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7,caracterizado porque, al registrar los valores de medición todavía durante la ejecución de la cimentación, el modelo posterior del terreno se tiene en cuenta para el diseño de la cimentación en fases constructivas posteriores.
9. 9. Dispositivo para la supervisión de una cimentación de edificio en un terreno para una construcción, para llevar a cabo el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende:

   - una unidad de procesamiento, mediante la cual, a partir de parámetros del terreno determinados, puede calcularse un modelo preliminar del terreno, sobre cuya base se realiza el diseño de la cimentación teniendo en cuenta los datos especificados, y

   - dispositivos de medición en la cimentación o en una construcción, mediante los cuales pueden registrarse asentamientos, deformaciones o fuerzas en la cimentación o en la construcción,

   en donde:

   - la unidad de procesamiento está conectada en comunicación de datos con los dispositivos de medición para la transmisión de los datos de medición, y mediante dicha unidad puede verificarse si los valores medidos concuerdan con el modelo preliminar del terreno,

   - en donde la unidad de procesamiento puede calcular un modelo posterior del terreno con el que los valores medidos sean coherentes, en caso de que estos no concuerden con el modelo preliminar,

   - en donde la unidad de procesamiento compara el modelo preliminar con el modelo posterior para determinar en qué medida se cumplen los datos especificados de la cimentación, y

   - en donde la unidad de procesamiento puede emitir una advertencia cuando, en el modelo posterior del terreno, ya no se cumplan los datos especificados para la cimentación.