Metodología para la simulación de los efectos de las variables ambientales que afectan al suelo de cimentación sobre la estructura

Abstract

Se presenta una nueva metodología para el estudio de la influencia de la acción de las variables ambientales sobre el suelo y las repercusiones sobre la cimentación y la estructura. Con esta metodología se dispone de una herramienta simplificada que permite el estudio del problema de la interacción atmosfera – suelo - estructura para cimentaciones superficiales. El método se basa en un proceso de monitorización del edificio y de su suelo. Principalmente son necesarios los datos de contenido de humedad en suelo, niveles freáticos, precipitaciones, temperaturas y movimientos de estructura. Con estos datos se plantea un modelo de suelo THMQ (Termo – Hidro – Mecánico – Químico) bidimensional. Este suelo modelizado se combina con una simulación de la estructura tridimensional del edificio, sirviéndose de un sistema de muelles equivalentes para asumir los efectos de la interacción suelo - estructura. Este sistema tiene en cuenta tanto las acciones del suelo hacia la estructura como las de la estructura sobre el suelo, considerando su rigidez, sus cargas y la influencia en la rigidez del suelo. Este modelo requiere una calibración inicial por medio de los datos obtenidos de la instrumentación. Una vez realizado este paso el modelo permite generar simulaciones de estados futuros de la cimentación del edificio en función de las condiciones atmosféricas y de las condiciones de intercambio térmicas, químicas e hídricas del suelo. Se obtienen así los desplazamientos verticales que se producirán en las zapatas aisladas como consecuencia de las variables ambientales que afectan al suelo. Se muestra la aplicación a un caso real, que ha permitido verificar la validez de la metodología propuesta obteniendo resultados satisfactorios. Con la experiencia adquirida y dada la versatilidad del procedimiento planteado se puede plantear su aplicación a los sistemas constructivos de los bienes inmuebles de interés patrimonial. El potencial de esta metodología es el poder permitir el estudio de escenarios futuros para el edificio. Esta herramienta se puede aplicar a la gestión de los inmuebles consiguiendo poder realizar un mantenimiento preventivo con datos certeros, que se adelante a la aparición de patologías relacionadas con los cambios en el suelo, como podrían ser las derivadas de asientos diferenciales. Esta metodología será de especial interés para la gestión de la conservación de los edificios en un escenario de cambio climático, como en el que nos encontramos. Como es conocido, se están produciendo importantes variaciones en las temperaturas, en las precipitaciones y en la duración de los periodos sin lluvia. Estas variaciones son y serán responsables de cambios en las condiciones del suelo sobre el que se cimentan los edificios y por ello afectan a las construcciones y a su seguridad estructural. Frente a esta problemática será importante aplicar metodologías como la que aquí se presenta para prevenir el deterioro del patrimonio por los efectos del cambio climático.