Calculo de cimentaciones de gruas giratorias

En julio de 2003 se aprueba el Real Decreto 836/2003, sobre la nueva Instrucción Técnica Complementaria (ITC) MIE-AEM-2 del Reglamento de Aparatos de Elevación y Manutención, referente a grúas torre para obras u otras aplicaciones, que resulta aplicable a partir de octubre de ese mismo año. Desde entonces, todo proyecto de instalación de una grúa torre debe incluir la documentación acreditativa de las características del terreno (informe facilitado por la dirección facultativa de la obra) o un estudio geotécnico, visados por el correspondiente colegio oficial, así como el cálculo de la fundación (análisis del estado de tensiones en el terreno en el caso más desfavorable), todo ello en aplicación del anexo II de la mencionada ITC. Con esa ITC los estudios geotécnicos realizados para proyectos de edificación comenzaron a contemplar en sus alcances, incluso de forma específica, las posiciones tentativas o previstas para la implantación de la/s grúa/s que facilitaría/n la construcción, como elemento/s de gran importancia y a pesar de su temporalidad.

Según esta ITC, el manejo de una grúa móvil autopropulsada se realizará bajo la dirección y supervisión del Director de la obra o actividad, o la persona designada por él con carácter previo al inicio de las operaciones. Será responsabilidad de la empresa usuaria contratante de la grúa la comprobación de que el terreno sobre el que va a trabajar y circular la grúa tenga la resistencia suficiente. Desde la ITC se observa la preocupación del legislador para la evitación de siniestros, actuando directamente sobre la preparación del servicio contratado con respecto a las características técnicas y el estado de mantenimiento de la grúa, así como a la capacidad técnica y pericia del operador. Pero también se refiere muy especialmente a la garantía de estabilidad de la grúa en base a la resistencia del terreno, condición independiente de las anteriores y específica para cada servicio que se presenta, comprobación que recae explícitamente en el usuario contratante, antes de ser prestado el servicio.

No obstante, este requisito no concreta la fórmula documental aportada desde el contratante a la empresa titular de la grúa, aunque su contenido se ajustaría al de un estudio geotécnico simplificado. La experiencia acumulada tras la publicación de la ITC sobre la aplicación de su contenido, ha llevado en 2016 al Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (INSHT) a la redacción de la Norma Técnica de Prevención NTP 1.077 (sustituyendo a la anterior NTP 208), con el objetivo de complementar y aclarar aquellos aspectos que en materia de seguridad y salud laboral pudieran estar solapados u olvidados por la norma o que no se hubiesen contemplado, como es el caso de los aspectos relacionados con la resistencia del suelo.

Entre los principales riesgos específicos la NTP 1.077 recoge el vuelco o desplome de la máquina sobre objetos o personas debido al emplazamiento de la máquina en proximidad de taludes o terrenos inestables. El emplazamiento de la máquina se debe efectuar evitando las irregularidades del terreno y explanando su superficie si fuera preciso, al objeto de conseguir que la grúa quede perfectamente nivelada. Con respecto a la resistencia del terreno, la NTP 1.077 propone determinadas presiones máximas permitidas a transmitir por los estabilizadores sobre el suelo (ver tabla siguiente, reproducida exactamente) supuestamente tomadas de la norma DIN 1054:2005-1 (anejo nacional alemán del Eurocódigo-7), que sirven de referencia para el asentamiento de la grúa. Para su aplicación, es necesario conocer el valor de las presiones que ejercería la grúa (peso propio más carga a elevar) durante la maniobra sobre cada soporte, y verificar que son acordes a los valores reflejados en la tabla.

La referencia propuesta para la definición del terreno (que no ha sido encontrada ni ha podido ser deducida por el autor en la citada norma DIN) es simplemente cualitativa y carece del mínimo rigor geotécnico exigible a operaciones tan delicadas desde el punto de vista de la seguridad y salud laboral como son éstas: no se establecen criterios cualitativos sobre el grado de compacidad (por ejemplo, en base a la densidad relativa) o de consistencia (por ejemplo, en base a la resistencia al corte sin drenaje) que permitan la clasificación objetiva del estado de los suelos granulares o cohesivos, respectivamente. ¿Cómo se distinguen los suelos cohesivos “pastosos” de los “blandos”, o éstos de los “consistentes”? Con el contenido de esa tabla y sin más datos objetivos, lamentablemente no resulta posible. La única conclusión clara que se extrae de la citada tabla es que los terraplenes sin compactar artificialmente, los lodos, turbas y tierras cenagosas, no pueden emplazar grúas en su estado natural.

La grúa debe estar posicionada completamente plana con respecto al punto más alto del terreno, o completamente estabilizada en el plano horizontal de la grúa. Junto a los taludes se sigue insistiendo en la NTP sobre la necesidad de una comprobación del terreno, aunque no se concreta la forma de hacerlo a pesar de otorgarle carácter de “exhaustiva”; y se le asigna al “director de la maniobra”, cuando este agente no tiene por qué ser experto en la materia. Por el contrario, la ITC MIE-AEM-4 aparentemente no presenta el mismo nivel de exigencia para las grúas autopropulsadas, probablemente debido a que el legislador considera un menor riesgo de fallo, que puede ser cubierto con “la comprobación [por parte del usuario contratante] de que el terreno sobre el que va a trabajar y circular la grúa tenga la resistencia suficiente”.

En este contexto cabe señalar que el parque de grúas autopropulsadas disponibles actualmente en España es muy numeroso y va desde las versátiles 35-100tn hasta las 350-500tn utilizadas tanto por masa suspendida como por largo alcance en trabajos especiales (erección de aerogeneradores, lanzamiento de viaductos o montajes especiales en refinerías, centrales térmicas y nucleares). La NTP 1.077 trata de actualizar distintos aspectos técnicos de seguridad sobre grúas autopropulsadas como complemento a la ITC MIE-AEM-4, estableciendo una serie de pautas de actuación frente a las obligaciones emanadas de esa ITC aunque sin éxito, ya que no resuelve de forma técnicamente justificada las condiciones de estabilidad que eviten el riesgo de colapso o de vuelco durante la circulación o la maniobra de elevación de cargas. Este vacío técnico suele traducirse en la práctica con la carencia o insuficiencia de la citada comprobación de resistencia del terreno, no tomando importancia hasta que se produce algún siniestro en los que el suelo cede por colapso o vuelco. En esas situaciones, si la resistencia del terreno no se encuentra previa y debidamente comprobada, el siniestro suele culparse pericialmente al fallo del suelo bajo los apoyos, frente a otros condicionantes que suelen documentarse de forma estandarizada o que son más fácilmente demostrables (p.e. pesos, balance de cargas y distancias, alturas y profundidades de operación).

Por todo ello, es fundamental cumplir la obligación legal por parte del usuario contratante de comprobar la resistencia del terreno sobre los que van a circular (dentro del recinto del proyecto, se entiende) o a emplazarse las grúas autopropulsadas intervinientes en todo tipo de obras de edificación y construcción que las requieran. Dichas comprobaciones deben realizarse de forma específica para cada emplazamiento que se trate, basadas en información geotécnica veraz y cuantitativa, utilizando metodología normalizada o en su defecto por el estado del arte, que en cualquier caso corroboren el cumplimiento de los factores de seguridad mínimos exigidos por la legislación sectorial que aplique.

Pepe, no tengo mucha experiencia en el tema de cálculo de zapatas para ese tipo de destino, (soy arquitecto, no ingeniero) lo mas parecido que tuve que calcular una vez, fue un cimiento para un poste de propaganda de 36mts... y la base tenía alrededor de ocho metros de lado... (unos 80metros cúbicos de hormigón con 50 varillas de redondo de 19mm por lado, si te basas en esos datos, el cimiento va a costar mas que toda la grua... Con la pluma orientada en la dirección del viento (hipótesis III) se produce el mayor de los momentos flectores. Por lo tanto cogeremos las solicitaciones en ese caso y calcularemos la zapata. Por mi parte, en función de las descargas en la base de la grúa, (momento flector y peso propio+sobrecarga) verificaría tres cosas, momento de volteo, hundimiento en función de la capacidad portante del terreno y carga de punzonado. O preguntaría directamente al fabricante de la grúa que recomienda para el cimiento...

imagen de cimentaciones de grúas giratorias

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