SAM puede medir los cambios de tensión en tus anclajes al terreno

En los anclajes pretensados al terreno suele ser una buena práctica el controlar los cambios de tensión en el cable a lo largo de las diferentes fases de construcción de la estructura en que se encuentran instalados. Muchas de ellas son pantallas continuas para excavaciones de sótanos, ferrocarriles enterrados, u otras.

CFT & Asociados hemos introducido en España el medidor SAM (Soil Anchor Monitor) de la casa Piletest.com Ltd. Existen modelos estándar con 4 y 5 agujeros, pero se pueden fabricar otros a medida. El mismo SAM sirve de placa de anclaje, por lo que no se necesita complicar el anclaje con elementos extraños.

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Con solo conectar los dos cables del SAM al equipo lector se toma una lectura que, entrando en la tabla de calibración realizada en cada uno, conseguimos conocer la variación de tensión desde el momento en que se tomó la primera lectura.

Para más información consultar la web del fabricante
http://www.piletest.com/show.asp?page=SAM

Hemos impartido el V Seminario sobre ensayos de pilotes

Por quinta vez en los últimos años hemos contado con el Dr. Joram M. Amir para impartir un seminario sobre ensayos de pilotes que cuenta con gran aceptación entre los técnicos interesados en conocer y profundizar estas modernas tecnologías. Joram Amir es el fundador de la empresa especializada Piletest, y el creador de los equipos Chum y Pet para la realización de ensayos de integridad de pilotes, que gozan de gran aceptación entre los laboratorios públicos y privados que realizan este tipo de actividad.

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El Seminario tuvo lugar los días 11 y 12 de noviembre de 2009 en el Centro de Convenciones Mapfre en pleno centro de Madrid, junto a la Torre Picaso. Los participantes han sido geólogos e ingenieros provenientes de empresas constructoras, empresas de cimentaciones, laboratorios, ingenierías y empresas de instrumentación de España y Portugal.

Por primera vez, hemos dedicado una parte del programa a las pruebas de carga de pilotes, tanto estáticas como dinámicas y semidinámicas, habiendose encargado de esta exposición Carlos Fernández Tadeo, que ha dirigido y realizado algunas de las pruebas de carga de pilotes más importantes de entre las realizadas en España en los últimos años.

¿Mis pilotes están bien o no?

Esto es lo que muchos jefes de obra o de producción preguntan cuando salen anomalías en los ensayos de integridad. Lo que pasa es que a veces se lo preguntan a un agente equivocado: el que ha hecho los ensayos.

Los ensayos sónicos y ultrasónicos de pilotes son una herramienta de auscultación, pero no se les puede pedir más que dos cosas:

  • Detectar los posibles fallos en el pilote
  • Hacer una estimación de en que pueden consistir esos  fallos detectados en el pilote

En ningún caso es función de quién realiza los ensayos el calificar los pilotes como admisibles, reparables o rechazables. Esa es una función que corresponde a quien tenga la responsabilidad técnica de esa cimentación desde las diferentes instancias que intervienen en la construcción, y en definitiva, del director de la obra. En un simil sanitario, sería como si al radiólogo que hace una radiografía del torax de una persona se le pidiera que, además de la radiografía, realizara el diagnóstico y estableciera la gravedad del enfermo y el tratamiento a realizar.

Lo que si se puede pedir al ensayador de los pilotes es que indique, en base a su experiencia y formación, a que pueden ser debidas las anomalías que aparecen en las gráficas de ensayo: inclusiones de tierra, fallos en el hormigón, condiciones inadecuadas para el ensayo, problemas en los equipos de ensayo, u otros.

Salen anomalías en los ensayos de mis pilotes, ¿qué hago ahora?

Si aparecen anomalías en las gráficas de los ensayos ultrasónicos «cross-hole» entre tubos embebidos en el hormigón del pilote (también llamados ensayos de transparencia sónica), no te asustes, es bastante frecuente.

Los retrasos superiores al 20% en la llegada de la onda ultrasónica desde el emisor al receptor, o la pérdida total de la señal, significan una anomalía en las gráficas del ensayo. Usualmente indican un fallo en las características físicas del pilote, por la presencia en el camino recorrido por las ondas de un hormigón de inferior calidad en el momento del ensayo (hormigón contaminado, de baja resistencia, coqueras, nidos de grava u oquedades) o la presencia de tierra. Mediante este ensayo no es posible obtener más datos que confirmen algunas de estas hipótesis. Las anomalías en las gráficas también podrían tener su origen en problemas específicos del sistema de ensayo, como pueden ser: mala disposición de los tubos de auscultación (despegues del hormigón, excesiva distancia entre tubos, diámetro excesivo de los tubos), o problemas en los equipos electrónicos (sensores, cables, software) o en su manejo.

La importancia de esos posibles fallos en el pilote se puede evaluar realizando un recálculo del pilote afectado y del grupo o encepado al que pertenece, estimando la extensión de la zona afectada por el fallo, la probable resistencia real del material del pilote en estado de servicio (usualmente varios meses o años después del ensayo), el reparto de cargas a lo largo del pilote y el reparto de cargas entre los pilotes del grupo. En dicho recálculo se debe tener en cuenta que el actual Código Técnico de la Edificación español admite que el tope estructural del pilote se incremente en un 25% cuando se realicen este tipo de ensayos, en lógica consonancia con la reducción de incertidumbre sobre la ejecución del pilote que significan los ensayos de control. Este incremento está reconocido desde hace decenios en la normativa francesa y figura también desde hace decenios en el manual “Geotecnia y Cimientos” de José A. Jiménez Salas. Solo en el caso de que estos posibles fallos lleguen a afectar a la capacidad resistente de la cimentación en su conjunto se podrían considerar como defectos, tal como indica la Monografía del Cedex “Recomendaciones para la ejecución e interpretación de ensayos de integridad de pilotes y pantallas “in situ”.

En los casos en que esos defectos en la cimentación se consideren relevantes y se necesiten comprobaciones adicionales de la existencia de esos fallos en el pilote, las actuaciones habituales son las siguientes:

  • Anomalías en la parte superior del pilote. Excavación alrededor del pilote para comprobar visualmente su integridad, lo que permite sanear y reparar el hormigón si fuera necesario. También se pueden realizar otras comprobaciones, como la extracción y ensayo de probetas testigo del hormigón, en vertical desde la cabeza del pilote o en horizontal desde el lateral.
  • Anomalías en la punta del pilote. Perforación de sondeos verticales en el hormigón del pilote hasta alcanzar la punta y penetrar en el terreno, obteniendo testigo continuo. Permiten la inspección visual del testigo, la introducción de una cámara de video en la perforación, y el ensayo a compresión de probetas cortadas del testigo continuo. A través de esas perforaciones se pueden realizar inyecciones de cemento en caso necesario.
  • Anomalías en zonas medias del pilote. Perforaciones como en el caso anterior, e inyecciones de lechada o resinas en caso necesario. En algunos casos se refuerza el pilote mediante micropilotes que atraviesan la zona con fallo.
testigo continuo de hormigón de un pilote
Testigo continuo del hormigón de un pilote

En los ensayos sónicos con martillo de mano (o de impedancia) la definición de las anomalías es más subjetiva, ya que la información que facilitan es mucho más somera, pero estos criterios generales son los mismos.

Más información en nuestra web.

¿Para qué sirven las pruebas de carga de pilotes?

Las pruebas de carga de los pilotes se realizan por uno de estos dos motivos:

  • Para comprobar el dimensionamiento realizado en el proyecto y las hipótesis geotécnicas que lo sustentan
  • Para comprobar que los pilotes que se están construyendo tienen capacidad de carga suficiente y el asiento que se espera de ellos

En el primer caso las pruebas se suelen realizar en proyectos grandes, con muchos pilotes, en los que vale la pena comprobar «in situ» el diseño del pilotaje realizado en proyecto, ya que los ahorros en el dimensionamiento definitivo de los pilotes a construir pueden llegar a ser muy importantes.

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Estas pruebas de carga previas se suelen realizaar en una fase previa de la construcción, sobre pilotes construidos expresamente para la prueba, y se llevan usualmente hasta el hundimiento del pilote. Es la manera de conocer el coeficiente de seguridad real que tiene la carga de hundimiento sobre la carga de trabajo.

Las pruebas de carga del segundo tipo se realizan sobre pilotes que se utilizan en la cimentación, por lo que no se suelen cargar muy por encima de la carga de trabajo, solo entre un 25% y un 50% más. Sirven para comprobar el comportamiento del pilote bajo cargas similares a las de proyecto o algo superiores.

Las pruebas de carga más usuales y tradicionales son las estáticas, con un gato apicando fuerza en la cabeza del pilote. Hoy en día se utilizan también otros métodos más rápidos, como los dinámicos con martillo o maza de hinca, y los simidinámicos como los Statnamic.

Más información en nuestra web

¿Cuantos pilotes tengo que ensayar en mi obra?

Como regla general: TODOS.

Los fallos en la ejecución de los pilotes no suelen ser de carácter generalizado, que son los que se detectan con un muestreo, sino que suelen ser puntuales en algún pilote que, por motivos variados, haya quedado mal ejecutado; pero estos fallos no se detectan con un muestreo, y menos si el muestreo es muy somero.

En este sentido, el Código Técnico de la Edificación español (CTE) se queda muy corto, ya que especifica muestreos de ensayos de integridad comprendidos entre 1 de cada 20 pilotes y 1 de cada 4 pilotes, que a todas luces son insuficientes.

Es como si queremos comprobar la presión de aire en las cuatro ruedas de nuestro coche, nos vamos a la gasolinera, y decidimos hacer un muestreo: comprobamos la presión en una de las ruedas, y entonces sacamos la conclusión de que todas están igual de bien y ¡nos vamos tan contentos! ¿A que no se le ocurre a nadie? Pues si tenemos cuatro pilotes en un encepado y ensayamos un muestreo de un pilote -y ya es más de lo que pide el CTE- ¡estamos igual que cuando miramos la presión de aire solo en una rueda del coche!

Estos muestreos tan bajos están sacados de la normas francesas, que son antiguas, y en aquella época los instrumentos electrónicos de ensayo eran unos trastos enormes y poco manejables que necesitaban varias personas para su funcionamiento, y que incluso obtenían las gráficas con una cámara Polaroid fotografiando un osciloscopio en el que aparecía la curva del ensayo sónico. Evidentemente, con aquellos equipos no se podía pedir más que un muestreo.

Pero la electrónica y la informática han avanzado enormemente desde entonces, como todos experimentamos en nuestra vida diaria, por lo que los equipos de ensayo modernos permiten realizar ensayos de pilotes en obra con una gran rapidez y obtener informes y gráficas impresos en la oficina en diferentes formatos en papel y electrónicos.

PetBT

Hoy en día los ensayos sónicos de pilotes con martillo de mano se pueden hacer con un tablet o un teléfono móvil con sistema operativo Android y un sensor con Bluetooth, como el Pet-BT de la casa Piletest que se ve en la foto.

Más información sobre las frecuencias de ensayos en el CTE aquí.

El módulo de deformación medido con la placa de carga dinámica

La placa de carga dinámica mide un módulo de deformación del suelo sobre el que impacta durante el ensayo, pero ese módulo ¿es el mismo que el que mide la placa de carga estática?

La respuesta es NO. La placa estática mide un módulo estático y la placa dinámica mide otro módulo, que no puede tener el mismo valor ya que el método de ensayo es bastante diferente. Cada una de ellas tiene un método de ensayo especificado en una norma UNE diferente:

  • UNE 103808, referente a la placa de carga estática
  • UNE 103807-2, referente a la placa de carga dinámica de 300 mm de diámetro

Los módulos obtenidos con la placa estática son los especificados en la actualidad en el Pliego General de Condiciones de la Dirección General de Carreteras del Estado (PG3), mientras que los módulos obtenidos con la placa dinámica todavía no están recogidos en el PG3, aunque sí que lo están en otros pliegos europeos similares.

¿Cómo aprovecharnos entonces de las evidentes ventajas que nos traen las modernas placas de carga dinámicas? Muy sencillo: estableciendo correlaciones entre ambos módulos mediante ensayos comparativos al inicio de la obra y con los mismos materiales.

Relación entre Ev2 y Evd en una obra

De esta forma se pueden establecer en cada proyecto y para cada material cuales son los valores mínimos del módulo de deformación dinámico que deben alcanzarse para estar dentro de los requisitos especificados para el módulo estático, empleando un método más rápido, fiable, sencillo y económico como es la placa de carga dinámica.

Confiamos en que, poco a poco, se vaya aprovechando la gran experiencia alemana en este tipo de placas dinámicas, de manera que los pliegos y normativas españolas puedan recoger pronto valores especificados para el ensayo dinámico.

Más información en nuestra web.

El proyecto me pide que ponga tubos de 100 mm de diámetro en los pilotes

Pues no son necesarios, y te están haciendo gastar un dineral en tubos. Me explico:

Para poder realizar los ensayos ultrasónicos «cross-hole» de integridad de pilotes es preciso dejar unos tubos huecos en el hormigón del pilote, de manera que se puedan introducir las sondas ultrasónicas a lo largo de toda su altura. En otras entradas de este blog se dan detalles de estos tubos, dejando claro que deben ser de acero, con diámetro interior 40-50 mm.

¿Por qué algunos proyectos especifican tubos más gruesos si no son necesarios para el ensayo? Usualmente se colocan uno o dos tubos más gruesos para poder realizar a través de ellos perforaciones en la punta y comprobar como ha quedado el terreno de apoyo del pilote por debajo de la punta, ya que con las sondas ultrasónicas solo se comprueba la integridad del pilote hasta la profundidad a la que llegan los tubos.

Pero estos tubos gruesos son perjudiciales para el ensayo, porque contienen mucha más cantidad de agua, que por una parte es necesaria para que las ondas ultrasónicas pasen del sensor a la pared del tubo, pero que también frenan las ondas y las hacen perder energía, con lo que el ensayo pierde resolución y calidad, obteniéndose curvas irregulares y poco útiles.

Si solo es grueso uno de los cuatro o cinco tubos a instalar el problema puede ser menor, ya que los perfiles ultrasónicos entre dos tubos siempre tendrán uno de los dos tubos adecuado. Pero si son dos o más los tubos gruesos tenemos un problema, ya que podemos llegar a tener varios o todos los perfiles ultrasónicos (o diagrafías) de baja calidad.

La mejor solución, si se quieren dejar tubos de gran diámetro para perforar la punta a través de ellos, es colocar unos tubos específicos para este propósito, y dejar los tubos para el ensayo con su diámetro interior correcto, que es entre 40 y 50 mm. En este caso tenemos la ventaja de que el tubo o los tubos para perforaciones pueden ser de material plástico más barato, ya que no importa que se despeguen del hormigón.

Y si, a pesar de todo, se colocan tubos de acero de 75 mm, 100 mm o incluso mayores, resultará que tendremos instalada en el pilote una sección de acero superior a la que se contempla en el cálculo estructural. Entonces, ¿por qué no quitamos barras corrugadas de la armadura de refuerzo para compensar el exceso de acero que se introduce con los tubos?

Más detalles en nuestra Especificación Técnica para ensayos de integridad de pilotes.

¿Cuantos tubos tengo que poner en mis pilotes?

Para poder realizar en los pilotes el ensayo ultrasónico «cross-hole» o de transparencia sónica, es necesario que hayan quedado unos tubos huecos al hormigonar el pilote, para poder introducir por allí las sondas ultrasónicas.

El número de tubos a instalar depende del diámetro que tengan los pilotes.

    • Chum_2t2 tubos para diámetro hasta 60 cm
    • 3 tubos para diámetro hasta 120 cm
    • 4 tubos para diámetro hasta 150 cm
    • 5 tubos para diámetro a partir de 150 cm
    • Para grandes diámetros se coloca un tubo cada 30 cm de diámetro aproximadamente

Chum_3tChum_4tChum_5tLos tubos deben ser metálicos, de fontanería a presión, capaces de aguantar la presión del hormigón fresco durante el hormigonado.

Su diámetro de 40-50 mm, con manguitos de empalme roscados, y con tapones de fondo superior e inferior igualmente metálicos y roscados. Con tapones de plástico y otros no adecuados es fácil que los tubos se llenen de hormigón o lechada durante el hormigonado y queden inservibles.

Nada de tubos de plástico, ya lo comentamos en nuestra entrada de 26 de agosto de 2009 en este mismo blog.

¿Tubos de plástico para los ensayos ultrasónicos «cross-hole» de pilotes?

No es recomendable. Mejor dicho, ni se te ocurra. Ni PVC, ni polietileno. Mejor acero, de 40-50 mm de diámetro, con manguitos de empalme roscados y tapones de fondo y superior también de acero y roscados. Y con capacidad de aguantar la presión del hormigón fresco. Se suelen utilizar tubos de fontanería sin galvanizar.

Pilote instrumentado con tubos metálicos
Pilote instrumentado con tubos metálicos

Claro que los de plástico son más baratos, y quizá incluso más fáciles de colocar, pero luego dan problemas a la hora de hacer el ensayo, principalmente porque su adherencia con el hormigón no es buena y cuando empieza la retracción térmica del hormigón, a medida que este va fraguando, el tubo se despega del hormigón, lo suficiente para que no pasen las ondas ultrasónicas.

Empiezan entonces a aparecer anomalías extrañas en las gráficas del ensayo, empezando por el extremo superior del pilote, que es la zona por donde primero se pierde el calor de fraguado del hormigón.

Otro efecto que dificulta el ensayo es que las ondas ultrasónicas que atraviesan la pared de plástico del tubo sufren procesos de refracción en el contacto entre plástico y hormigón, desviando su trayectoria en sentido longitudinal al tubo, lo que dificulta que lleguen al otro tubo en el que está el receptor de ultrasonidos. En el caso de los tubos de acero el fenómeno es justo el contrario, lo que es beneficioso para el ensayo.

Solo hay un caso en el que se pueden poner tubos de plástico: el ensayo en un solo tubo por pilote o ensayo «single-hole». Es un caso raro, ya que solo se realiza en pilotes de diámetro muy pequeño en los que solo hay espacio para poner un tubo. El ensayo se realiza con el emisor y el receptor de ultrasonidos en el mismo tubo, separados a una distancia constante de unos 60-80 cm, que hay que comprobar en cada caso para que no sea ni muy corta, en cuyo caso las ondas no irían por el hormigón sino por el agua del tubo y la velocidad de propagación que obtendríamos en el ensayo sería de 1.600 m/s como corresponde al agua, ni muy separados, en cuyo caso las ondas ultrasónicas podrían perderse por el pilote sin llegar al receptor. El ensayo «single-hole» hay que hacerlo muy pocos días tras el hormigonado (2 ó 3 días) ya que si la retracción del hormigón empieza a despegar los tubos, no obtendremos ningún resultado.

Conclusión: en los casos normales de ensayos «cross-hole», también llamados de transparencia sónica, usad solo tubos de acero.

Más información en nuestra Especificación Técnica para ensayos de integridad de pilotes.

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