La precarga consiste en aplicar al terreno una carga igual o superior a la que producirá en servicio la estructura que se proyecta apoyar en él, provocando su consolidación, lo que se traduce en un aumento de la resistencia del terreno y una disminución de los asientos postconstructivos. En algunas ocasiones es necesario realizar la precarga una vez finalizada la obra, como en tanques de almacenamiento de líquidos.
Este tratamiento es un método de mejora destinado, en principio, a suelos cohesivos blandos. Estos suelos pueden sufrir asientos importantes bajo sobrecargas pequeñas, con una evolución lenta de estos asientos. Además, dada su baja resistencia al corte, pueden producirse procesos de rotura (deslizamiento de terraplenes, hundimiento de cimentaciones superficiales, etc.). La primera vez que se carga el suelo blando se deforma entre 5 y 10 veces más que si se carga posteriormente, después de haber sido precargado y descargado. Sin embargo, existen situaciones en las que esta primera deformación puede oscilar entre 2 y 20 veces más (Ministerio de Fomento, 2002). La profundidad eficaz del tratamiento puede llegar hasta varias decenas de metros.
En un suelo blando, los asientos son irreversibles casi en su totalidad, por lo que, aunque se retiren las cargas, el terreno no vuelve a su posición original. Si se vuelve a cargar hasta el mismo valor de la carga previa, o no hay asientos o estos son mucho menores.
La Figura 1 muestra la curva de asientos de un suelo precargado bajo un terraplén. Durante la precarga, el suelo asienta según la curva descrita hasta llegar al punto 1, correspondiente al instante en que se retira el terraplén. Así, la curva describe esta descarga hasta llegar al punto 2, donde el suelo ya no tiene carga, pero los asientos remanentes son casi iguales a los producidos por la carga del terraplén.
Al recargar el suelo con una carga igual a la del terraplén (punto 3 de la Figura 2) el suelo describe una curva similar a la de descarga, pero de sentido contrario. Se observa como los asientos inducidos por la recarga son pequeños, debido a la memoria de carga del suelo.
La finalidad de la precarga es preconsolidar un suelo compresible para que, cuando vuelva a ser cargado por la estructura definitiva, sufra los menores asientos posibles, además de aumentar su resistencia.
La precarga es eficaz para mejorar casi todos los suelos, tanto secos como saturados. Se ha utilizado en suelos naturales, como arenas sueltas y limos, arcillas limosas blandas, limos orgánicos, turbas y depósitos aluviales erráticos, así como en suelos artificiales formados por materiales dragados sin compactar, residuos industriales (cenizas) y depósitos de residuos urbanos. Los suelos sobreconsolidados, es decir, aquellos sometidos a una carga mayor que la actual, no responden tan bien a la precarga, puesto que su comportamiento es más elástico que el de los suelos normalmente consolidados. La técnica más habitual para mejorar la compacidad de los rellenos portuarios realizados con material proveniente del dragado es la realización de precargas. En la Figura 3 se muestra el uso de la precarga en la construcción del Muelle de Baleares en el Puerto de Tarragona.
El método más común de aplicar la precarga es apilar el material de relleno sobre el terreno original, usando camiones y extendedoras, y dejando la carga un cierto tiempo. El material se retira una vez alcanzada la consolidación con medios auxiliares similares. A continuación, se ejecuta la nueva obra, considerando que las deformaciones con que responderá el terreno serán admisibles. El material retirado sirve para otra precarga o para la construcción de terraplenes. Existen otros métodos de precarga que consisten en bajar el nivel freático mediante pozos filtrantes, zanjas, bombeo al vacío en pozos, y el fenómeno de electroósmosis.
Como ventajas de la aplicación de este método pueden destacar:
- Bajo coste. Entre un 10-20% respecto a otros métodos. Entre un 20-40% si la precarga se realiza con drenes.
- Los equipos utilizados son sencillos y baratos (equipos de movimiento de tierras)
- Se evalúan los efectos de un modo directo e inmediato. Equivale a un ensayo a escala natural.
- En zonas sensibles a la sismicidad, se reduce el riesgo de licuación en suelos arenosos finos.
Uno de los factores que más limitan esta técnica es el tiempo necesario para la consolidación, por lo que a veces ni siquiera se dispone de unos pocos meses para que funcione la precarga. Esto puede evitarse con una buena previsión del trabajo, anticipando la ejecución de la precarga a la finalización del proyecto o el comienzo de las obras. Además del tiempo, como factores limitantes de la precarga pueden considerarse el límite de la capacidad de soporte del suelo, el efecto sobre estructuras próximas (asientos, empujes laterales del terreno y rozamiento negativo) y los posibles costes elevados de auscultación y control.
Para acelerar la consolidación y reducir el tiempo de precarga, puede ser rentable realizar tratamientos adicionales que mejoren el drenaje del terreno, lo que reduce el camino del agua hacia zonas más permeables y modifica las direcciones del flujo. Estos métodos son:
- Inclusiones verticales por columnas de grava. Esta técnica, además de acelerar el proceso de consolidación, supone un refuerzo del terreno.
- Instalación de drenes verticales en el terreno. Los fines buscados con este método son alcanzar un grado de consolidación suficiente dentro de un plazo aceptable en el proyecto, modificando las variables de consolidación y tiempo. Con ello se provocan asientos de forma anticipada, con asientos postconstructivos insignificantes.
El Ministerio de Fomento (2002) establece como parámetros para fijar los objetivos de la precarga los asientos producidos durante la construcción de la obra y posteriormente, así como la seguridad frente a los distintos estados límite. También fija los siguientes aspectos que deben controlarse durante su ejecución: la extensión en planta y altura de la precarga, la densidad aparente de los materiales de la precarga, las fechas de colocación y retirada de las precargas, los asientos superficiales del terreno, las presiones intersticiales en el terreno y los posibles agrietamientos y otros síntomas de inestabilidad en la superficie externa de las precargas.
Os dejo un vídeo explicativo sobre esta técnica que he grabado.
Referencias:
MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V. (2004). Temas de procedimientos de construcción. Mejora de terrenos. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2004.844.
MINISTERIO DE FOMENTO (2002). Guía de Cimentaciones. Dirección General de Carreteras.
YEPES, V. (2020). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia, 2ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 480 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-903-1.
YEPES, V. (2021). Procedimientos de construcción para la compactación y mejora del terreno. Colección Manual de Referencia, 1ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 426 pp. Ref. 428. ISBN: 978-84-9048-603-0.
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