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1- Generalidades
2- Normativa de referencia
3- Método sónico
3.1- Descripción
del método
3.2- Aparato
utilizado
3.3- Personal
3.4- Preparación
del pilote para el ensayo
3.5- Informes
de resultado
3.6- Criterios
de aceptación y rechazo
3.7- Acciones
correctoras
3.8- Medición
y abono
4-
Método
ultrasónico "cross-hole"
4.1- Descripción
del método
4.2- Aparatos
utilizados
4.3- Personal
4.4- Tubos
embebidos
4.5- Realización
del ensayo
4.6- Informe
de resultados
4.7- Criterios
de aceptación y rechazo
4.8- Acciones
correctoras
4.9- Medición
y abono
Especificación Técnica
para ensayos de integridad de pilotes
Los ensayos de
integridad de pilotes suministran informaciones sobre las
dimensiones físicas, la continuidad o la consistencia de los
materiales empleados en los pilotes, y no suministran información
directa sobre el comportamiento de los pilotes en condiciones de
carga.
Estos ensayos no
pretenden reemplazar a los ensayos estáticos de carga, sino que
constituyen una fuente adicional de información sobre los pilotes
construidos. Significan una potente herramienta de trabajo para
poder determinar experimentalmente la existencia de defectos en
los pilotes con rapidez y economía, por lo que son utilizados básicamente
como control de calidad generalizado de los pilotes. En el caso de
detectarse anomalías mediante los ensayos de integridad, la
dirección de obra puede recurrir a otros métodos para intentar
investigar las causas, la naturaleza y la extensión de la anomalía,
y determinar si el pilote es apto para el uso que se pretende. Los
métodos empleados tradicionalmente en estos casos son la excavación
alrededor del pilote y los sondeos con extracción de testigo
continuo del fuste del pilote. La realización de sondeos solo
permite obtener datos del testigo extraido y de las paredes del
sondeo, cuya posición con respecto al eje del pilote es difícil
de conocer exactamente cuando la profundidad es grande.
Los resultados de los
ensayos de integridad necesitan ser interpretados por personal
experimentado. Las modernas técnicas electrónicas e informáticas
permiten un procesamiento y un tratamiento de las señales que
facilitan la posterior presentación e interpretación de los
resultados. No se puede esperar que los ensayos de integridad
identifiquen todas las imperfecciones existentes en un pilote,
pero son una potente herramienta principalmente como salvaguardia
contra defectos importantes. Los ensayos de integridad pueden
identificar defectos de menor importancia que no afecten
gravemente al pilote, por lo que resulta fundamental la
experiencia del técnico responsable de la interpretación.
-
AMERICAN SOCIETY
FOR TESTING AND MATERIALS. "Standard Test Method for Low
Strain Impact
Integrity Testing of Piles", ASTM D 5882-07.
-
AMERICAN SOCIETY
FOR TESTING AND MATERIALS. "Standard Test Method for
Integrity Testing of Concrete Deep Foundation by Ultrasonic
Crosshole Testing", ASTM D 6760-08.
-
PUERTOS DEL
ESTADO. "Recomendaciones geotécnicas para Obras
Marítimas y Portuarias". ROM 0.5-05.
-
AFNOR. "Sols:
reconnaissance et essais. Auscultation d'un élément de
fondation. Partie 1: Méthode par transparence", norma NF
P 94-160-1 (1993).
-
ASOCIACIÓN ESPAÑOLA
DE NORMALIZACIÓN Y CERTIFICACIÓN (AENOR) "Eurocódigo
7: Proyecto geotécnico. Parte 1: Reglas generales",
norma española experimental UNE-ENV-1997-1, marzo 1999.
-
AFNOR, norma
P11-212, "DTU 13.2 Fondations profondes pour le batiment".
Paris, 1992.
-
DIRECCIÓN GENERAL
DE CARRETERAS del Ministerio de Fomento. Pliego PG3. Nueva
redacción de los artículos 670 y 671 sobre cimentaciones por
pilotes hincados a percusión y por pilotes de hormigón
armado moldeados in situ. Orden Circular 326/00.
-
MINISTERIO DE LA
VIVIENDA. "Código Técnico de la Edificación, Documento
Básico SE-C Cimentaciones". Madrid, 2006.
-
SÁNCHEZ DOMÍNGUEZ,
F. y otros. "Recomendaciones para la ejecución e
interpretación de ensayos de integridad de pilotes y
pantallas 'in situ' ". Monografía del Laboratorio de
Geotecnia del Cedex, Ministerio de Fomento, 2006.
-
DEEP
FOUNDATIONS INSTITUTE. "Manual for Non Destructive
Testing and Evaluation of Drilled Shafts". USA,
2005.
Es el método más
utilizado internacionalmente. Consiste en golpear la cabeza del
pilote con un martillo de mano y obtener mediante instrumentación
el movimiento de la cabeza del pilote como consecuencia de la onda
de tensión generada. Es un método dinámico que induce una baja
deformación en el pilote, denominándose generalmente "método
sónico", aunque también se le nombra como "sísmico",
"ensayo de integridad de baja deformación", "sonic
echo" (en inglés) o "ensayo de impedancia mecánica".
Se aplica a cualquier tipo de pilote, no requiere ninguna
preparación especial en el mismo, ni necesita equipo pesado, por
lo que resulta económico y de gran rendimiento.
Dado que el porcentaje
estadístico de fallos es reducido, se debe ensayar el 100% de los
pilotes de la obra. En el caso de que la Dirección de Obra
admitiese una reducción del muestreo, este debe ser del 30% como
mínimo.
Los ensayos se
realizarán según la norma ASTM D 5882.
En el caso de
realizarse ensayos en la totalidad de los pilotes, o en un
muestreo significativo, las cargas admisibles por razón
estructural de los pilotes se podrán incrementar en un 25%, de
acuerdo con el Código Técnico de la Edificación.
El ensayo es del tipo
de martillo de mano, cuyo golpe envía una onda de compresión a
lo largo del fuste del pilote. Esta onda es reflejada por las
discontinuidades del pilote, por su punta, o por cambios de sección
o variaciones del terreno que lo rodea. Los movimientos
consiguientes de la cabeza del pilote son captados por un acelerómetro.
La señal del acelerómetro es amplificada y digitalizada por un
sistema electrónico y convertida en medida de velocidad, que se
presenta inmediatamente en la pantalla de un microcomputador portátil.
La curva obtenida se debe archivar en el equipo para su posterior
tratamiento e impresión mediante ploter o impresora. El gráfico
de velocidad de un pilote continuo aparece en la pantalla como una
línea relativamente recta con dos picos. El primero de ellos es
el causado por el impacto del martillo, mientras que el segundo es
causado por la reflexión en la punta del pilote. El programa
informático debe incorporar diferentes técnicas para mejorar y
explotar las señales obtenidas, tales como suavizar y promediar
los golpes de martillo, la obtención de la curva media de varios
pilotes, y la amplificación de la señal con la profundidad de
manera lineal o exponencial para compensar los efectos de pérdida
de señal con la profundidad.
Los ensayos en obra
serán realizados por técnico titulado especialista en geotecnia
con al menos un (1) año de experiencia en ensayos de integridad
de pilotes.
La interpretación de
las gráficas y la redacción del informe requieren mayor
experiencia. Serán realizados por un ingeniero superior
especialista en geotecnia, con la menos tres (3) años de
experiencia en ensayos de integridad de pilotes. Es recomendable
la pertenencia a alguna organización técnica internacional
relacionada con el ensayo de pilotes, y estar certificado por algún
organismo que acredite su formación y experiencia.
Los pilotes deben
estar descabezados o accesibles al menos en parte en el momento
del ensayo, y sin presencia de agua, suciedad u otros residuos.
En general, el método
de ensayo no obtiene datos para profundidades mayores de 30-40 diámetros,
o incluso menos en terrenos arcillosos duros, por lo que pudiera
suceder que en algún pilote más esbelto solo se obtenga
información de la parte superior.
El hormigón no tendrá,
en general, menos de una semana en el momento del ensayo. Para la
realización del ensayo se requiere que la cabeza del pilote sea
de hormigón sano y compacto, preferentemente descabezado.
Es recomendable
disponer de un plano con la identificación de los pilotes, su
longitud aproximada, y posibles incidencias durante su construcción.
El número, tipo y
localización de los pilotes a ensayar será establecido por la
dirección de obra con antelación suficiente.
Se necesita conocer
las características geotécnicas del suelo atravesado por el
pilote, para facilitar la interpretación.
El ingeniero superior
especialista responsable del ensayo dispondrá de 48 horas después
de finalizados los ensayos para facilitar los resultados finales y
la evaluación de la integridad de los pilotes, al menos en forma
de avance de informe.
Para cada pilote
ensayado se facilitará una gráfica con al menos tres curvas en
el dominio de tiempo (velocidad en función del tiempo) o la curva
media de las mismas, correspondientes a diferentes golpes de
martillo. A criterio del ingeniero superior especialista
responsable del informe, se pueden incluir también otros cálculos,
o curvas en el dominio de frecuencias, si sirven para interpretar
mejor algún ensayo.
Otros datos generales
a incluir en el informe definitivo son:
-
Nombre de la obra
y localización.
-
Resumen de la
estratificación geotécnica.
-
Tipología de los
pilotes ensayados. Diámetro, longitud, sistema constructivo,
edad del hormig¢n, empalmes en su caso.
-
Incidencias
durante la construcción.
-
Descripción del
aparato utilizado en el ensayo.
-
Fecha de realización
de los ensayos.
-
Localización de
los pilotes ensayados, adjuntando croquis o plano en caso
necesario.
Los pilotes que
presenten reflexiones insignificantes de la onda sónica en puntos
del fuste del pilote por encima de la punta, y una clara reflexión
de la onda en la punta, pueden ser aceptados. Cuando no se aprecia
una reflexión clara de la onda sónica en la punta, cosa que
puede suceder en pilotes muy esbeltos, el ingeniero superior
especialista establecerá hasta que profundidad el ensayo
puede considerarse significativo.
Si se aprecian
reflexiones significativas o anomalías de la onda por encima de
la punta del pilote, el ingeniero superior especialista tratará
de dar una interpretación evaluando los posibles fallos en el
pilote. Para ello se podrá auxiliar de las curvas en el dominio
de frecuencia, de modelos matemáticos u otros métodos, así como
de las informaciones facilitadas por el constructor, la dirección
facultativa u otros agentes que intervengan en el proceso
constructivo. Si la evaluación realizada concluye que el fallo
reduce significativamente la capacidad estructural del pilote,
este será calificado como defectuoso. En el caso de gráficas de
ensayo complicadas, que no permitan llegar a una conclusión
clara, el pilote será calificado como cuestionable.
Los pilotes
calificados como defectuosos o cuestionables, pueden ser
aceptados, reparados o sustituidos por otros, a criterio de la
dirección facultativa.
Los pilotes
calificados como cuestionables pueden ser sometidos a pruebas y
ensayos complementarios, tales como pruebas de carga estáticas o
dinámicas, sondeos con recuperación de testigo continuo del
hormigón, ensayos ultrasónicos "cross-hole" o excavación
perimetral si los defectos no están a gran profundidad.
Las acciones
correctoras pueden consistir en inyecciones a presión a través
de perforaciones en el hormigón del pilote, en micropilotes
perforados dentro del pilote, u otras.
En el caso de defectos
en la parte superior del pilote, se puede demoler dicha zona y
volver a reconstruir. En todos los casos se puede volver a
realizar el ensayo sónico de los pilotes reparados.
Los ensayos se
contratarán directamente a una empresa especializada, que
acredite cumplir los requisitos especificados anteriormente.
La medición y abono
se realizará en base a los siguientes conceptos:
-
Tiempo del Técnico
en obra en realización de ensayos y en desplazamientos,
medido en jornadas u horas.
-
Evaluación e
informe por ingeniero superior especialista, medido por unidad
de pilote ensayado.
-
Gastos de
desplazamiento a obra y dietas.
El método se basa en
registrar el tiempo que tarda una onda ultrasónica en propagarse
desde un emisor a un receptor que se desplazan simultáneamente
por dos tubos paralelos sujetos a la armadura del pilote. El
tiempo medido es función de la distancia entre el emisor y el
receptor y de las características del medio atravesado.
En el caso de existir
defectos en el camino de las ondas tales como inclusiones de
tierra, oqueades, coqueras u otros que hagan alargar el tiempo de
recorrido, en la gráfica del ensayo queda reflejada la variación
y la profundidad a que se ha producido.
Los datos son
almacenados de manera digital en el equipo, y las gráficas pueden
ser impresas directamente en la obra o revisadas e impresas en
gabinete.
Los ensayos se
realizarán según la norma NF P 94-160-1 o la norma ASTM D 6760.
En el caso de
realizarse ensayos en la totalidad de los pilotes, o en un
muestreo significativo, las cargas admisibles por razón
estructural de los pilotes se podrán incrementar en un 20%, de
acuerdo con la norma francesa de pilotes DTU 13.2, o en un 25% según
el Código Técnico de la Edificación.
El método es
aplicable a pilotes, pantallas continuas o a módulos de pantalla
aislados.
El equipo está
formado por:
-
Unidad central con
funcionamiento a batería, pantalla, impresora y capacidad de
almacenamiento digital de datos. Los datos se presentan en la
pantalla en forma gráfica con eje de tiempo en horizontal y
de profundidad en vertical. El intervalo estandar de medidas
será como máximo de 5 cm en vertical.
-
Emisor y receptor
de ultrasonidos, con longitud de cable suficiente para llegar
al fondo de los tubos instalados. Tendrán capacidad de
transmitir y recibir la señal al menos a través de 1,5 m de
hormigón. Su diámetro máximo será de 25 mm. La frecuancia
mínima de trabajo del emisor y del receptor será de 50.000
Hz.
-
Poleas para bajar
las sondas por los tubos. Al menos una de ellas estar instrumentada
para poder conocer la profundidad a la que se encuentra la
sonda con un error máximo del 2%.
-
Programa informático
en ordenador de oficina suficiente para imprimir en impresora
laser los gráficos de los ensayos, junto con los datos
identificativos del mismo.
Los ensayos en obra
serán realizados por técnico titulado con al menos medio (1/2) año
de experiencia en ensayos de integridad de pilotes. El contratista
facilitará un ayudante no cualificado, sin coste para la empresa
que realice los ensayos.
La interpretación de
las gráficas y la redacción del informe requieren mayor
experiencia. Serán realizados por un ingeniero superior
especialista en geotecnia, con la menos tres (3) años de
experiencia en ensayos de integridad de pilotes. Es recomendable
la pertenencia a alguna organización técnica internacional
relacionada con el ensayo de pilotes, y estar certificado por algún
organismo que acredite su formación y experiencia.
Para la realización
del ensayo se precisa que en los pilotes el contratista deje
instalados tubos para poder introducir las sondas hasta la
profundidad que se quiera ensayar. Los requisitos para estos tubos
son los siguientes:
-
Los tubos deben
ser preferentemente de acero, con diámetro mínimo 40 mm y
preferiblemente 50 mm. Se pueden emplear tubos de plástico en
pilotes cortos, pero es muy fácil que se deterioren durante
el hormigonado y queden inservibles, y que no ofrezcan buena
adherencia al hormigón.
-
No es recomendable
utilizar tubos de mayor diámetro para aprovechar, por
ejemplo, tubos destinados a perforaciones o inyecciones en la
punta del pilote, ya que la señal ultrasónica debe atravesar
mayor espesor de agua en el tubo y pierde energía, lo cual
reduce el alcance de la misma y dificulta el ensayo en pilotes
de gran diámetro.
-
Se unirán
firmemente a la armadura del pilote, con sujeciones adecuadas
al menos cada metro.
-
Los empalmes deben
realizarse con manguitos roscados, ya que las uniones soldadas
pueden producir rebabas que dificulten el paso de las sondas o
deterioren los cables.
-
Los dos extremos deben cerrarse herméticamente por medio de tapones
metálicos roscados, para impedir la entrada de elementos extraños y
para evitar la pérdida del agua que deben contener durante el
ensayo. Los extremos superiores deben también cerrarse para
evitar la caída accidental de material hasta el momento de
realización del ensayo. Sobresaldrán al menos 40 cm y no más
de 150 cm del hormigón del pilote, o del terreno, si están
enterrados en el momento del ensayo.
-
Los tubos deben
llenarse de agua dulce y limpia, previamente al hormigonado, o
antes del inicio del fraguado como muy tarde, para asegurar
una buena adherencia del hormigón al tubo cuando el hormigón
se enfríe. Deberá comprobarse que no tienen obstrucciones,
ni se producen pérdidas de agua.
-
El número de
tubos por pilote recomendados por la norma ASTM D 6760 es de
un tubo cada 0,25 a 0,30 m de diámetro, con un mínimo de
tres tubos. La norma francesa DTU 13.2 admite dos tubos para
diámetros de pilote inferiores o iguales a 0,60 m.
Los pilotes estarán
accesibles y sin presencia de agua.
El hormigón no tendrá,
en general, menos de una semana en el momento del ensayo.
Es recomendable
disponer de un plano con la identificación de los pilotes, su
longitud aproximada, e información sobre posibles incidencias
durante su construcción.
Previamente al inicio
del ensayo de cada pilote, se pasará una plomada por cada tubo,
se medirá su longitud, y se comprobará la ausencia de
obstrucciones. Se comprobará que están llenos de agua.
En pilotes con cuatro
tubos se realizarán seis ensayos, cuatro en las parejas de tubos
adyacentes y dos en las parejas de tubos diagonalmente opuestos.
El ensayo se realizará
después de bajar las sondas hasta el fondo de los tubos,
levantando ambas simultáneamente después de asegurarse de que
están en el mismo plano horizontal.
El ingeniero superior
especialista responsable del ensayo dispondrá de 48 horas después
de finalizados los ensayos para facilitar los resultados finales y
la evaluación de la integridad de los pilotes, al menos en forma
de avance de informe.
Para cada pareja de
tubos en que se haya realizado el ensayo se facilitará una gráfica
(diagrafía) del perfil ensayado, en la que figurará en ordenadas
la profundidad y en abcisas el tiempo que tardan en llegar las
ondas ultrasónicas del emisor al receptor. También es
recomendable incluir en la gráfica una curva que indique la energía
relativa de la onda cuando llega al receptor.
Las gráficas
definitivas se presentarán preferentemente en impresión por
laser o ploter de los ficheros de datos obtenidos en obra. No son
recomendables las gráficas obtenidas en tiras pequeñas de papel
por la impresora del propio aparato en obra. Se presentarán también
en un formato electrónico común tipo pdf, Word o similar, fácilmente
transmisible por correo electrónico.
En cada gráfica se
imprimirán también datos identificativos como:
-
Fecha del ensayo
-
Nombre de la obra
-
Identificación
del pilote ensayado
-
Identificación
del perfil entre parejas de tubos
-
Otros datos que
deben figurar en el informe definitivo son:
Localización detallada de los pilotes o módulos de pantalla
ensayados, incluso croquis o copias de
planos en caso necesario.
Croquis de situación y numeración de los tubos.
Longitud y diámetro de los pilotes, y tipología
constructiva.
Resumen de datos geotécnicos del terreno.
Incidencias durante la construcción.
Longitud de los tubos, medida con la plomada.
Descripción del aparato utilizado.
Cota de origen de las gráficas, indicando si es el extremo
superior de los tubos, o del hormigón, y la
longitud exenta de los tubos fuera del hormigón.
Los pilotes que
presenten una gráfica uniforme de tiempo de llegada de la onda
ultrasónica en toda su altura y en todos los perfiles ensayados
pueden ser aceptados.
En el caso de que uno
o varios perfiles entre parejas de tubos presenten retrasos
significativos o pérdidas de señal a una o varias profundidades,
el ingeniero superior especialista tratará de dar una
interpretación evaluando los posibles fallos en el pilote. El número
y posición de perfiles que tienen una determinada anomalía a una
misma profundidad puede dar una indicación de la zona afectada en
planta. Se podrá auxiliar de informaciones facilitadas por el
constructor, la dirección facultativa u otros agentes que
intervengan en el proceso constructivo. La interpretación
concluirá con una estimación de la gravedad del fallo en el
pilote detectado.
Los pilotes con anomalías
en las gráficas originadas por posibles fallos en el pilote
pueden llegar a ser considerados como defectuosos o ser aceptados,
a juicio de la dirección facultativa. Los pilotes defectuosos
pueden ser reparados, rechazados o sustituidos por otros. Antes de
adoptar una decisión, los pilotes pueden ser sometidos a pruebas
y ensayos complementarios, tales como pruebas de carga estáticas,
Statnamic o dinámicas, sondeos con recuperación de testigo
continuo, o excavación perimetral si los defectos no están a
gran profundidad.
Los ensayos se
contratarán directamente a una empresa especializada, que
acredite cumplir los requisitos especificados anteriormente.
La medición y abono
se realizará en base a los siguientes conceptos:
-
Tiempo del técnico
en obra, en realización de ensayos y en desplazamientos,
medido en jornadas u horas. Se incluye también la evaluación
y el informe por ingeniero superior especialista.
-
Gastos de
desplazamiento a obra y dietas
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