Ingeniero

DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE
BALASTO EN CIMENTACIONES

Introducción
Actualmente en el campo de las cimentaciones, uno de los métodos más
empleados para calcular los esfuerzos es la modelización como viga flexible,
en el cual se supone el terreno como un conjunto infinito de muelles
situados bajo una viga deformable, la cimentación. La constante de
deformación de cada muelle es Ks(módulo de balasto), valor obtenido del
cociente entre la presión de contacto (q) y el desplazamiento, en nuestro
caso (δ).

Ks= q / δ

Fuente: CALAVERA RUIZ, JOSÉ

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El método se creó inicialmente para el análisis de las traviesas del
ferrocarril, donde el balasto es la capa de grava que se tiende sobre la
explanación de los ferrocarriles para asentar y sujetar las traviesas. El
creadorde este modelo de interacción estructura-terreno fue Winkler, y
tiene múltiples aplicaciones, no sólo en el campo de las cimentaciones, sino
en cualquiera problema que pudiese adaptarse a este modelo.
La aplicación de la teoría del módulo de balasto ha ganado aceptación en los
últimos tiempos, ya que permite una fácil asimilación del modelo de la
interacción estructura-terreno utilizando losmétodos matriciales de cálculo.
Bastará con incluir muelles en los nudos con la rigidez correspondiente al
balasto, en elementos lineales mediante su discretización en varias barras
cuyos nudos incluyen bielas, en elementos superficiales mediante un
emparrillado de barras con las bielas en los nudos. Esto ha supuesto que el
método de Winkler sea el que usa la mayor del software de cálculo deestructuras, principalmente para vigas y losas de cimentación.

Por el contrario, existen varias objeciones al modelo que lo hacen poco
fiable:
•

En el caso de cimentaciones superficiales, el modelo supone que cada
punto del suelo se comporta independientemente de las cargas
existentes en sus alrededores, lo cual no ocurre en la realidad porque
la distribución de las cargas varíadebido a la deformación de la viga.

•

La deformación del cimiento hace que los pilares desciendan con él,
por tanto “la viga no puede ser concebida en absoluto como una
pieza con carga igual a la reacción del terreno y apoyada en los
pilares, sino apoyada en el terreno y cargada por los pilares”1.

•

El valor del módulo de balasto no es función exclusiva del terreno,
también depende delas características geométricas de la cimentación
y de la estructura que ésta sostiene, se hace compleja la
extrapolación de los resultados de los estudios geotécnicos a un
modelo de cálculo fiable.

Recomendaciones
A grandes rasgos el modelo de interacción cimiento-terreno se ha de ajustar
a la forma de distribuirse las presiones sobre el terreno. Si éstas se
distribuyen de una maneralineal, como por ejemplo en cimentaciones
rígidas, el cálculo debe llevarse a cabo mediante los métodos clásicos de
cimentaciones con leyes de tensiones lineales. Si la distribución de
tensiones es irregular, debe usar un modelo de elementos flexibles, como
por ejemplo el método de Winkler o los elementos finitos.
Debido al desconocimiento real de los valores del módulo de balasto para
unosdeterminados cimentación, estructura y terreno, es necesario que
calcular con órdenes de magnitud. Para ello se hace un estudio de
sensibilidad de la variable, es decir, analizamos los resultados del cálculo
con tres valores de K distintos, por ejemplo un diez veces mayor y otro diez
veces menor que el que tenemos estimado, para así ver cuanto influye esta
variable. En caso de ser de graninfluencia es recomendable hacer una
comprobación inversa a partir del asiento, calculando el módulo K
correspondiente al valor del asiento de la cimentación, estimados por los
métodos clásicos de la geotécnia.
Para obtener un primer orden de magnitud del módulo de balasto no debe
tomarse el valor del ensayo de placa de carga, es necesario hacerle unas
correcciones debidas a los diferentes...