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.
2 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
Los 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.
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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
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.
Los ensayos de integridad de los pilotes se realizan porque es frecuente que se produzcan fallos durante la construcción de los pilotes, que suelen quedar ocultos por la propia naturaleza de las cimentaciones profundas.
Fallo en pilote
Las modernas tecnologías sónicas y ultrasónicas permiten detectar la mayoría de esos fallos no visibles. Los informes de estos ensayos es usual que digan que se ha encontrado una «anomalía» o que el pilote tiene un «defecto». Pero, ¿qué quieren decir exactamente estas palabras?
Anomalía en una gráfica de ensayo ultrasónico «cross-hole»
Vamos a ir poco a poco. Siguiendo la Monografía del Cedex titulada Recomendaciones para la ejecución e interpretación de ensayos de integridad de pilotes y pantallas «in situ» (ver aquí), hay que distinguir tres conceptos:
Anomalía es una desviación de la forma normal de la gráfica de ensayo. Usualmente quiere decir que las ondas sónicas o ultrasónicas han encontrado algún obstáculo por la presencia de algo que no es hormigón normal. Pero también podría estar producida por un mal funcionamiento del equipo electrónico, del software, o de la instrumentación asociada al ensayo. Y en el ensayo sónico con martillo de mano, pueden estar producidas por cambios en el terreno o en la impedancia del pilote.
Fallo es una variación no esperada en las características físicas del pilote. Usualmente quiere decir que el pilote no ha quedado construido como se esperaba: tiene algún fallo.
Defecto es una reducción en las propiedades resistentes y estructurales de la cimentación profunda en su conjunto. Hay fallos que pueden no ser defectos, porque no afectan a las propiedades resistentes de la cimentación, o porque la afectan de manera tan ligera que los coeficientes de seguridad globales siguen estando dentro de unos valores admisibles.
¿Hasta donde llega la misión del ensayador de pilotes? En esto hay coincidencia entre todos los operadores y a nivel internacional: El informe de ensayo debe destacar las anomalías reseñables encontradas en los ensayos, y debe indicar que tipo de fallo en el pilote puede haber generado esa anomalía en el ensayo, o si la anomalía no es debida a un fallo en el pilote sino a alguna circunstancia adversa del ensayo.
Pero lo que nunca debe decir un informe de ensayo de integridad de un pilote es si ese fallo detectado implica la existencia de un defecto en la cimentación, ya que no es misión del ensayador de pilotes emitir juicios sobre la bondad final de esos elementos de cimentación ensayados. Ni tiene todos los elementos y datos para hacerlo, ni es su misión, ni le pagan para ello. Las evaluaciones y los análisis técnicos son misiones de otros actores en la obra: proyectistas, directores de obra, asistencias técnicas, asesores geotécnicos, etc. En un símil médico, es como si al que hace la radiografía o la analítica de sangre se le pidiera que emitiera también un diagnóstico completo del enfermo y estableciera una terapia; ese es el papel del médico, no del analista. Está claro ¿no?
Pues todavía hay responsables técnicos de obras que piden al ensayador de pilotes que «se moje más», que no basta que señale en su informe la presencia de anomalías y a que tipo de fallo en el pilote pueden estar asociadas, sino que piden al ensayador que diga si ese pilote es aceptable, rechazable o reparable. Pero, ¿no es esa precisamente su propia función?
Trabajas en una empresa de geotecnia, o en el departamento de geotecnia de una ingeniería. Pasas muchas jornadas al mes dirigiendo o supervisando sondeos o calicatas geotécnicos. Seguramente tu herramienta de trabajo fundamental es un cuaderno de papel para tomar notas, junto con una cámara digital, una brújula, un clinómetro y un teléfono móvil, entre otras cosas.
Quizá hayas visto que algunos profesionales que desarrollan su trabajo en la calle llevan ordenadores de mano (PDAs) para la toma de datos: mensajeros, policías de tráfico, camareros de terrazas, etc. ¿De verdad no hay nada para los geólogos que hacen reconocimientos de campo? ¡Pues claro que si! Existe el software PLog de la casa Dataforensics, que funciona en cualquier PDA o teléfono móvil con sistema operativo Palm.
PDA de campo con programa PLog
¿Cuales ventajas tiene usar una PDA con el programa PLog para la toma de datos a pie de sondeo o de calicata? Podemos destacar estas:
Los datos se introducen en el campo de manera rápida y fácil, utilizando menús desplegables preparados previamente según criterios geológicos y geotécnicos estándar o según los propios de la empresa.
Las descripciones y los datos getécnicos se uniformizan y siguen unos criterios armonizados para cada organización.
Los datos quedan grabados en ficheros informáticos que son descargados en oficina e incorporados de manera automática al programa gINT de elaboración de reconocimientos geotécnicos, o incluso se pueden enviar por teléfono móvil desde el campo.
Se evitan errores al pasar «a limpio» los datos de campo (que normalmente están el cuadernos sucios y destartalados), se evitan pérdidas de tiempo en entradas de datos redundantes, y se validan los datos mediante formularios de entrada inteligentes.
Se reducen los costes de manejo de datos geotécnicos de manera sustancial.
Si necesitas una PDA de campo robusta como la de la foto, te la podemos conseguir. Tiene una batería que dura todo un día en el campo, y su pantalla se ve perfectamente al sol. Aunque PLog también funciona en cualquier PDA o teléfono móvil que utilice sistema operativo Palm.
Ya no queda nadie que elabore sus cortes de sondeo y sus perfiles geotécnicos directamente sobre papel y delineando. La mayoría de las empresas de geotecnia y los que hacen proyectos utilizan herramientas informáticas, por supuesto.
¿Cuales? Pues básicamente dos: hojas de cálculo (Excel) elaboradas para dar una buena presentación gráfica, o programas de CAD (AutoCAD) que tienen mayor potencia gráfica y que son de uso habitual en las oficinas de ingeniería.
Pero hace años que estos sistemas son historia. Hoy día se utilizan programas que combinan una base de datos con un gestor de informes gráficos. De esta manera se consiguen mejoras sustanciales:
Los datos se independizan del formato de presentación, lo que permite utilizar unos mismos datos en múltiples informes o formatos, ya sean cortes de sondeos, gráficos de piezoconos, perfiles geotécnicos, tablas de resultados, cálculos estadísticos, anexos fotográficos, u otros. De este modo, cualquier variación en un solo dato no obliga a modificar manualmente todos los formatos de presentación de resultados, ya que los formatos se actualizan solos.
Tabla de entrada de datos de gINT
Los datos no están condicionados por los formatos de presentación, ya que pueden crearse de la manera que se necesite para guardar el dato. El formato de informe se diseñará para reflejar el dato completo o solo la parte que interese, o incluso para efectuar cálculos con los datos.
Los datos pueden ser empleados posteriormente en otros proyectos o trabajos, sin estar ligados al formato de presentación utilizado en el primer proyecto.
Se almacenan datos (números, textos, fechas, etc), no hojas de informe en pdf o similar, lo que potencia infinitamente su tratamiento y utilidad posterior.
Se pueden almacenar solo los datos brutos, sin necesidad de almacenar datos elaborados o resultados calculados. Por ejemplo, solo se necesita almacenar los datos de los golpeos individuales del SPT, ya que el cálculo del valor N (una suma) la realiza automáticamente el formato gráfico de corte de sondeo o la salida por tabla numérica de resultados.
Informe de sondeo A3
Otro día seguiré con las ventajas de los programas modernos como gINT, de gINT Software. Más información en nuestra web pinchando aquí.
Esta es una situación bastante usual en España (pero no en otros países) a la hora de realizar pruebas de carga en pilotes prefabricados hincados. Estos ensayos son cruciales a la hora de comprobar que las hipótesis y cálculos de proyecto sobre la resistencia última del pilote se corresponden con la realidad de los pilotes ya hincados.
Equipo de hinca de pilotes de hormigón prefabricado
Las respuestas habituales a la pregunta del inicio son dos:
Porque el contratista especializado de pilotes hincados entiende mucho de esto.
Porque me regala los ensayos.
Son dos respuestas básicamente erróneas por concepto, y voy a exponer por qué.
Es evidente que los contratistas especializados -al menos los más grandes que operan en España- entienden de su negocio y saben lo que hacen, pero por el mismo motivo contrataríamos los ensayos de probetas de hormigón a la planta suministradora, los ensayos de control de compactación de terraplenes al subcontratista de movimiento de tierras, o los controles de las mezclas bituminosas a la planta asfáltica. «…Es que el laboratorio con el que trabajo en la obra no hace estos ensayos». De acuerdo, la mayoría de los laboratorios y empresas de control no dominan este campo de los pilotes hincados, pero lo mismo les pasa con muchos otros controles especializados y al final se acaba encontrando algún especialista que los realiza. Es lo mismo que sucede con las pruebas de carga dinámica de pilotes. Los especialistas en España existen. Compruébalo en nuestra web pinchando aquí.
A la segunda pregunta basta con responder con un viejo refrán que dice «A caballo regalado, no le mires el diente». En fin… tú mismo.
Para más información, puedes utilizar nuestra página de contacto.
Esta es una pregunta que me hacen muchas veces. Vamos a ir por pasos.
¿Qué métodos hay disponibles? Básicamente dos: el método sónico con martillo de mano (o método de eco) y el método de «cross-hole» ultrasónico (o transparencia sónica) en tubos embebidos en el hormigón del pilote.
¿En qué diámetros de pilote se utiliza cada uno de ellos? Ambos métodos se pueden utilizar en cualquier diámetro de pilote, ya que las ondas sónicas o ultrasónicas se desplazan siempre mientras haya hormigón (precisamente eso es lo que detectan, cuando no hay hormigón). Pero hay motivos de índole práctica y de presupuesto que deciden el método de ensayo de integridad a utilizar. En pilotes de gran diámetro (más de 1,2 m por ejemplo) las ondas sónicas generadas con un martillo de mano en cabeza no ofrecen gran definición en los resultados, es decir, puede que no detecten fallos importantes en el pilote, por lo que se suele utilizar el método ultrasónico en tubos. En pilotes de diámetro pequeño (menos de 0,6 m) frecuentes en edificación residencial, resulta muy costoso y engorroso disponer de tubos embebidos en el pilote para realizar el ensayo ultrasónico, por lo que se suelen ensayar por el método del eco con martillo de mano.
¿Hasta qué longitud de pilote es adecuado cada método? Con el método del eco generamos una onda sónica dando un golpe con un martillo de mano en la cabeza del pilote. Esta onda recorre el pilote hasta la punta, donde rebota y vuelve hacia arriba, siendo captada por un sensor en cabeza. Se entiende que si el pilote es muy largo, vamos a tener dificultades en captar esa onda que vuelve. El límite de profundidad para el método del eco es de unos 20 a 30 diámetros del pilote, pero en suelos arcillosos y duros puede ser mucho menor (15-20 diámetros). En suelos arenosos y sueltos la profundidad alcanzada puede ser superior (40-60 diámetros). Además, se va perdiendo definición con la profundidad, por lo que en pilotes largos la información que facilita el método sobre la parte inferior no es muy precisa. El método ultrasónico en tubos no tiene límite de profundidad, ya que basta poner tubos suficientemente largos y utilizar cables largos para las sondas, que van en paralelo de abajo arriba haciendo una especie de escaneo ultrasónico entre los tubos. Pero necesita que la armadura del pilote llegue hasta la punta, para que los tubos estén bien sujetos durante el montaje de la armadura y el hormigonado.
¿Necesito descabezar mis pilotes antes de ensayarlos? En el método del eco con martillo de mano SI que es generalmente necesario, ya que la parte superior del pilote suele estar contaminada y poco compacta, por lo que la onda sónica no penetra bien hacia abajo. En el método ultrasónico NO. Sólo se necesita que el extremo superior de los tubos esté accesible; naturalmente que en la evaluación de resultados se deberá tener en cuenta que hay una parte superior del pilote a descabezar y que los tubos tienen un extremo superior al aire.
Espero que no os haya resultada muy larga la lectura. Para más información podéis dirigiros a nuestra página de contacto.
Los días 25 y 26 de junio de 2009 se celebraron en Madrid las 3ª Jornadas Hispano Portuguesas sobre Geotecnia en las Infraestructuras Ferroviarias, organizadas por el Laboratorio de Geotecnia del CEDEX y la Sociedad Portuguesa de Geotecnia. Tres de las comunicaciones técnicas presentadas versaron sobre la utilización de la placa de carga dinámica de 300 mm de diámetro en el control de calidad de terraplenes, y de capas de forma y subbalasto ferroviarias, certificándose así la mayoría de edad de estos equipos en nuestro país. Los autores de las comunicaciones provenían de entidades públicas y privadas como Adif, Cedex, Iberinsa, Intecsa-Inarsa, GCE y CFT & Asociados, lo que indica el amplio grado de interés y aceptación que está teniendo la placa dinámica de 300 mm de diámetro.
Aenor aprobó en 2008 la norma que regula en España la realización de este ensayo, denominada UNE 103807-2 Ensayo de carga vertical de suelos mediante placa dinámica. Parte 2: Placa rígida, diámetro 2r=300 mm, Método 2. Miles de estos equipos se vienen utilizando en Alemania desde hace décadas, respondiendo a la necesidad de disponer en obra de equipos sencillos, económicos y de alta producción capaces de determinar el módulo de deformación de capas compactadas de suelo, mezclas granulares y suelos estabilizados.
El empleo de los equipos ligeros de impacto en la medida de módulos dinámicos de deformación permite simplificar el proceso de ensayo, puesto que no necesita camión de reacción como las placas de carga estáticas. A su vez, facilita la realización de un muestreo mucho más amplio de la superficie compactada a controlar.
CFT & Asociados colabora en la distribución en españa de las placas HMP-LFG de HMP Magdeburger Prüfgerätebau GmbH, el principal fabricante alemán de placas de carga dinámicas. Para más información puedes utilizar nuestro formulario de contacto.
2 tubos para diámetro hasta 60 cm
Los tubos deben ser metálicos, de fontanería a presión, capaces de aguantar la presión del hormigón fresco durante el hormigonado.
