El próximo día 4 de mayo de 2020 dará inicio la segunda edición del Curso sobre Ensayos y Pruebas de Pilotes y Cimentaciones Profundas, que Carlos Fernández Tadeo impartirá por internet en la plataforma online Ingeoexpert.
El contenido del curso se estructura en once módulos a impartir en 6 semanas consecutivas:
Módulo 1. Introducción a los ensayos de integridad de pilotes. Fallos en pilotes. Métodos directos e indirectos.
Módulo 2. Método sónico. Principios básicos. Ondas en una barra prismática. Instrumentación utilizada.
Módulo 3. Método sónico. Procedimiento de ensayo. Utilización del software. Presentación de resultados. Interpretación. Limitaciones del método.
Módulo 4. Método ultrasónico “cross-hole”. Principios básicos. Propagación de la onda en 3D. Instrumentación utilizada. Preparación del pilote para el ensayo.
Módulo 5. Método ultrasónico “cross-hole”. Procedimiento de ensayo. Utilización del software. Presentación de resultados. Interpretación. Técnicas especiales.
Módulo 6. Anomalías, fallos y defectos como resultado de un ensayo de integridad. Acciones correctivas sobre un pilote. Abusos de los ensayos de integridad.
Módulo 7. Introducción a las pruebas de carga de pilotes. Generalidades sobre diseño de pilotes. Tipos de prueba de carga.
Módulo 8. Pruebas de carga estática (SLT). Modalidades. Instrumentación necesaria. Procedimientos de ejecución. Presentación de resultados. Interpretación.
Módulo 9. Pruebas de carga dinámica (DLT). Los pilotes hincados. La ecuación de la onda. Instrumentación de la prueba. Procedimiento de prueba. Análisis numérico de los datos obtenidos. Presentación de resultados. Limitaciones el método.
Módulo 10. Pruebas de carga rápida (RLT). Fundamentos físicos. Instrumentación utilizada. Procedimientos de ejecución. Presentación e interpretación de resultados.
Módulo 11. Normativa y códigos técnicos referentes a pruebas de carga de pilotes. Comparación entre los diferentes métodos. Conclusiones.
Información completa e inscripciones en este enlace. Para cualquier consulta puedes utilizar nuestro formulario de contacto.
Los ensayos ultrasónicos «cross-hole» o Crosshole Sonic Logging (CSL) se utilizan cada vez con más frecuencia para la evaluación rutinaria de la calidad de los pilotes perforados y hormigonados «in situ» una vez construidos. Mediante estos ensayos se trata de identificar irregularidades como inclusiones de suelo, estrechamientos, punta contaminada, segregación en el hormigón, huecos y otros fallos que pueden afectar negativamente al comportamiento estructural de la cimentación. En muchos casos, los resultados de estos ensayos se utilizan incorrectamente como criterio único de aceptación o rechazo del pilote acabado.
A la vista de la disparidad de criterios que existen para realizar la evaluación de los resultados de estos ensayos, y de los litigios y discusiones que como consecuencia se generan a la hora de aceptar o rechazar los pilotes, el Deep Foundations Institute (DFI) norteamericano ha publicado unas recomendaciones sobre terminología y criterios de evaluación del ensayo ultrasónico «cross-hole» que llevan por título «Terminology and Evaluation Criteria of Crosshole Sonic Logging (CSL) as applied to Deep Foundations» que se pueden descargar en este enlace.
Los objetivos de este documento son: revisar los avances realizados en las últimas décadas y la práctica actual del ensayo, proponer criterios de evaluación de sus resultados y educar a los ingenieros y técnicos involucrados en cimentaciones profundas en la interpretación razonable de los ensayos. Su principal conclusión es que el ensayo ultrasónico «cross-hole» no puede ser el único elemento de juicio para decidir la aceptación o rechazo de un pilote.
El documento ha sido redactado por un comité de variados expertos en diseño, normalización, ejecución y ensayos de pilotes, que ha trabajado durante tres años en este texto conciso de solo 17 páginas, y ha sido sometido a varios procesos de revisión por otras entidades y a una consulta pública.
Las normas existentes para la realización de este ensayo, como la ASTM D6760, se refieren principalmente al equipamiento técnico y al procedimiento de ejecución del ensayo, y dejan el tema de la aceptación o rechazo del pilote al criterio del ingeniero responsable de la cimentación. El criterio más tradicional de interpretación del ensayo dice que la aparición de retrasos del 20% en el tiempo de llegada de la onda ultrasónica constituye el umbral de indicación de la existencia de un fallo entre los dos tubos instalados en el pilote, por los que se introducen los transductores ultrasónicos.
Los modernos sistemas de ensayo permiten realizar análisis numéricos y gráficos avanzados como la tomografía, descrita en esta entrada de nuestro blog, la cual también necesita que se establezcan unos umbrales de identificación de fallos.
El documento DFI insiste en la adopción de la terminología Anomalía – Fallo – Defecto, que figura en la norma ASTM citada, para superar la confusión que muchas veces crea la utilización indiscriminada de términos como defecto o fallo en los informes de resultados de los ensayos. Ver en esta otra entrada del blog. Esta terminología también es la aceptada en España por la Monografía del Cedex “Recomendaciones para la ejecución e interpretación de ensayos de integridad de pilotes y pantallas “in situ”, como se explica en esta otra entrada del blog titulada ¿Qué quiere decir que en los ensayos de integridad de pilotes aparecen anomalías?
Anomalía, fallos y defectos
Las recomendaciones DFI incluyen unos nuevos criterios de clasificación de los resultados del ensayo ultrasónico «cross-hole», que puedan servir como orientación al ingeniero responsable en el proceso de aceptación de una cimentación. Están basados en la experiencia existente y utilizan los resultados del ensayo en términos de Primer tiempo de llegada de la onda o FAT (First Arrival Time), y de Energía Relativa de la onda. Una vez eliminada la posibilidad de que haya habido un error en el funcionamiento del equipo o en el procedimiento de realización del ensayo, cada perfil ultrasónico entre dos tubos, también denominado como «diagrafía», se puede clasificar en una de las siguiente tres categorías:
Clase A: Resultados del ensayo aceptables.
Clase B: Resultados del ensayo condicionalmente aceptables.
Clase C: Resultados del ensayo muy anormales.
La definición de las clases está indicada en la figura de doble entrada siguiente mediante un código de colores.
A continuación se describen estas categorías:
Clase A: Resultados de ensayo aceptables
En toda la altura del perfil, el FAT se incrementa en menos del 15% con respecto a su valor medio local, Y la energía relativa se reduce en menos de 9 dB de su valor medio local. No es necesario ningún estudio adicional.
Clase B: Resultados de ensayo condicionalmente aceptables
El FAT se incrementa entre el 15% y el 30% con respecto a su valor medio local, Y la energía relativa se reduce en menos de 12 dB de su valor medio local.
O
El FAT se incrementa en menos del 15% con respecto a su valor medio local, Y la energía relativa se reduce en más de 9 dB de su valor medio local.
Se necesita realizar una evaluación de los resultados anómalos para establecer su repercusión en el comportamiento del pilote, considerando el número de perfiles o diagrafías que aparecen como Clase B a una determinada profundidad, para lo cual el ensayador debe indicar cuales son los perfiles afectados y entre qué profundidades lo están. Conviene recordar que se trata de una clasificación de los resultados del ensayo, no de una clasificación del pilote. Es decir, el ensayo no clasifica un pilote como «Clase B», sino que sugiere posibles fallos en el pilote, para que el responsable de la cimentación realice una evaluación de la incidencia de ese posible fallo en el comportamiento de la cimentación.
Clase C: Resultados del ensayo muy anormales
El FAT se incrementa en más del 30% con respecto a su valor medio local.
O
El FAT se incrementa en más del 15% con respecto a su valor medio local, Y la energía relativa se reduce en mas de 12 dB de su valor medio local.
Se necesita realizar una evaluación de los resultados anómalos para establecer su repercusión en el comportamiento del pilote, considerando el número de perfiles o diagrafías que aparecen como Clase C a una determinada profundidad, para lo cual el ensayador debe indicar cuales son los perfiles afectados y entre qué profundidades lo están. Conviene recordar que se trata de una clasificación de los resultados del ensayo, no de una clasificación del pilote. Es decir, el ensayo no clasifica un pilote como «Clase C», sino que sugiere posibles fallos en el pilote, para que el responsable de la cimentación realice una evaluación de la incidencia de ese posible fallo en el comportamiento de la cimentación y adopte las decisiones oportunas. En este caso de Clase C, es más probable que se necesiten reconocimientos adicionales invasivos en el pilote, y también que el pilote finalmente necesite una reparación o sustitución.
En resumen, el especialista en ensayos de pilotes es responsable de realizar unos ensayos según los procedimientos normalizados, de presentar unos resultados en forma de diagrafías con, al menos, el tiempo de llegada y la energía de la onda. Pero no es responsable de decidir la aceptación final del pilote. El ingeniero responsable de la obra es quien debe adoptar esa decisión, en base a los resultados de los ensayos y también en base al resto de información disponible, como el dimensionamiento de proyecto, los partes de ejecución de los pilotes, los ensayos de materiales, los informes de supervisión de ejecución, y otras posibles informaciones relevantes.
En esta otra entrada del blog se pueden encontrar más consideraciones sobre las actuaciones a seguir cuando aparecen anomalías en los ensayos de integridad de pilotes.
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Cada vez es más frecuente la utilización de cimentaciones profundas para soportar edificios y estructuras, debido a que se construye mucho sobre suelos blandos, y a que las cargas que se transmiten a la cimentación son más pesadas. Se utilizan técnicas complejas para ejecutar las cimentaciones profundas, y todas ellas se caracterizan por realizar una construcción enterrada y oculta, que resulta difícil de controlar e inspeccionar. Los ensayos de integridad ayudan a detectar los eventuales fallos ocultos en los pilotes y las cimentaciones profundas, y las pruebas de carga permiten conocer su comportamiento bajo carga y su resistencia última.
Prueba de carga estática en pilote de gran diámetro
Para dar respuesta a la demanda de formación y capacitación en estos temas, vamos a impartir un curso online en febrero y marzo de 2020 a través de la plataforma de internet especializada Ingeoexpert.
Para más información e inscripciones puedes visitar la página web del curso pinchando en este enlace.
Ensayo ultrasónico «cross-hole» (CSL)
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Cada vez es más frecuente ejecutar las cimentaciones profundas mediante la técnica de pilotes prefabricados hincados. Los pilotes de hormigón se prefabrican en planta, se transportan por carretera a la obra y se instalan en el terreno mediante un martillo de hinca.
El proceso tiene ventajas e inconvenientes, como todo. Entre las primeras está que el contratista principal no tiene que aportar hormigón para los pilotes, ni retirar tierra excavada y residuos, y la obra es mucho más limpia. Entre los inconvenientes destaca que en muchos casos es difícil estimar a priori la longitud que tendrán estos pilotes al final del proceso de hincado, por lo que la medición real puede diferir bastante de la prevista.
Otra ventaja de los pilotes hincados es que su proceso de instalación con el martillo permite conseguir una cierta indicación de la resistencia con que ha quedado cada pilote individual. En esta otra entrada del blog se amplía la información sobre las tecnologías existentes: «¿Cómo compruebo que mis pilotes prefabricados hincados tienen resistencia suficiente?»
Allí se explica que la técnica de comprobación más utilizada es la de pruebas de carga dinámica sobre los pilotes prefabricados hincados, aprovechando el golpeo del mismo martillo de hinca que está instalando los pilotes e instrumentando éstos para captar la fuerza y la velocidad de la onda generada por el impacto.
A partir de estas ondas, se puede calcular la resistencia del pilote y su comportamiento carga-asiento en condiciones estáticas, utilizando programas de cálculo electrónico, como se explica en la entrada citada.
Pero las pruebas de carga dinámica (DLT «Dynamic Load Test») no son lo mismo que las tradicionales pruebas de carga estática, en las que se aplica la carga al pilote en escalones mediante un gato hidráulico, y el asentamiento de la cabeza del pilote se mide directamente. Siempre se ha considerado que las pruebas estáticas (SLT «Static Load Test») son las que más se acercan al comportamiento real del pilote en servicio, puesto que se aplican unas cargas reales y se miden asentamientos reales, sin necesidad de cálculos de ordenador complicados que siempre incluyen un cierto grado de interpretación subjetiva.
Los códigos de diseño geotécnico piden que las pruebas dinámicas (DLT) se contrasten con pruebas estáticas (SLT). Tal es el caso del Código Técnico de la Edificación español (CTE) y de otros. Ver otra entrada de este blog titulada «Utilización de pruebas de carga en el diseño de pilotes».
Hasta ahora no había normas españolas para la realización de pruebas de carga de pilotes, pero ya hay tres normas europeas aprobadas que UNE tiene en fase de publicación en español, tal como se indica en el enlace del párrafo anterior. Pero lo que no dice ningún código ni ninguna norma, ni español ni internacional, es como se hace ese contraste entre DLT y SLT. Es decir, los códigos técnicos más o menos obligatorios dicen que hay que hacer contrastes entre pruebas dinámicas y estáticas, pero no está definido en ningún sitio como se hace ese contraste y en base a cuales criterios.
A continuación, voy a exponer algunas consideraciones sobre las circunstancias reales que se va a encontrar el técnico que afronte un contraste entre pruebas de carga de pilote realizadas por diferentes técnicas.
¿Cuál es la carga de hundimiento en una prueba estática?
Hay casos muy evidentes, como el de la gráfica de la prueba real en un micropilote que figura a continuación, en la que se alcanzó una carga máxima de unas 100 t y luego el micro siguió bajando sin posibilidad de estabilizar la carga más que en un valor inferior de 80 t. Aquí está claro que la carga de hundimiento es de 100 t.
Este no es el caso más normal en una prueba SLT. Lo usual es que al aumentar la carga el asentamiento también se incremente progresivamente, sin producirse un punto de hundimiento claro, como se ve en el siguiente gráfico carga-asiento de una prueba estática real.
¿Cómo se determina la carga de hundimiento del pilote en este caso? Hay muchos criterios. A continuación expongo lo que dicen los códigos geotécnicos españoles al respecto:
El Código Técnico de la Edificación CTE dice que se produce el hundimiento «cuando la carga vertical sobre la cabeza del pilote supere la resistencia del terreno causando asientos desproporcionados». Es decir, el CTE deja el criterio de definir la carga de hundimiento del pilote tras una prueba SLT en manos de los responsables técnicos del proyecto, pudiendo haber criterios diferentes sobre lo que se considera «desproporcionado».
Las Recomendaciones Geotécnicas para Obras Marítimas de Puertos del Estado Español ROM 0.5-05 dicen que se produce el hundimiento del pilote con descensos de su cabeza «iguales o superiores al 10% de su diámetro». En el caso de la gráfica anterior, se trataba de un pilote prefabricado de sección 40 x 40 cm, lo que significa un diámetro equivalente en pilote circular de 46,2 cm. Si se considera que el hundimiento se produce al alcanzar un asiento igual al 10% del diámetro (46,2 mm), en la misma gráfica anterior comprobamos que se llegó a 4,2 MN de carga en la prueba sin alcanzar el criterio de hundimiento.
La Guía de Cimentaciones en Obras de Carreteras del Ministerio de Fomento dice que se produce el hundimiento «cuando las cargas verticales agotan la resistencia del terreno a compresión». En el caso del gráfico carga-asiento anterior, la determinación del momento en que la resistencia del terreno «se agota» queda al criterio subjetivo de quien interprete la prueba.
Hay otros criterios en los códigos internacionales que son más precisos a la hora de asignar la carga de hundimiento del pilote a partir de los resultados de una prueba SLT en que la curva carga-asiento muestra un crecimiento progresivo sin un pico máximo claro.
El primero de estos criterios es el de Davisson, muy difundido en Norteamérica y que es el recomendado por Pile Dynamics Inc., los creadores de uno de los sistemas electrónicos de pruebas de carga dinámica PDA y del software de análisis Capwap, el más utilizado en España. A continuación figura un gráfico con la aplicación de este criterio para la misma prueba SLT anterior, que define la carga última del pilote como el punto en el que la curva carga-asiento del pilote obtenida en la prueba cruza con una recta elástica del pilote supuestamente aislado y trabajando como columna (segmento azul), que tiene como origen un asiento inicial de 4 mm + b/120, siendo b el diámetro equivalente del pilote, y como pendiente EA/L, siendo E (Módulo elástico del pilote), A (sección transversal), L (Longitud). La carga de hundimiento obtenida con esta construcción gráfica para este pilote es de 3,8 MN.
El segundo de estos criterios para determinar la carga de hundimiento en la prueba es el que figura en la norma internacional de prueba de carga estática de pilotes EN ISO 22477-1 (en fase de publicación por UNE en España), que define la carga de fluencia como aquella a la que el pilote empieza a tener asientos que no estabilizan bien bajo carga mantenida. Por simplificar, en los gráficos carga-asiento anteriores se ha dibujado solo la última lectura de cada escalón de carga, pero si ponemos todas las lecturas de asiento en cada escalón de carga tenemos una curva como la siguiente, en la que se aprecia mejor la estabilización de asientos en cada escalón.
Si dibujamos cada uno de los asientos medidos en el periodo de estabilización de cada escalón en función del tiempo de mantenimiento del escalón en escala logarítmica, tenemos esta otra gráfica.
Y si calculamos a partir de esta gráfica anterior un factor de fluencia para cada escalón de carga, definido en la norma EN-ISO como el cociente entre el incremento de asiento y el logaritmo del tiempo (o como la pendiente de cada tramo de escalón), tenemos este otro gráfico Carga – Factor de Fluencia.
El punto de máxima curvatura de esta línea (o el punto de corte entre las asíntotas de su tramo inicial y del final) indica la carga de fluencia. De acuerdo con esta definición, la carga a la que la fluencia se convierte en excesiva en la gráfica anterior, que se considera como carga de hundimiento, estaría en 3,5 MN aproximadamente.
Como consecuencia de lo anteriormente expuesto, se puede afirmar que no hay una respuesta única a la pregunta hecha antes sobre como podemos deducir la carga de hundimiento del pilote tras realizar una prueba de carga estática vertical a compresión. En el caso real anterior:
El criterio de ROM 0.5-05 dice que la prueba no alcanzó el hundimiento, por lo que la carga de hundimiento del pilote sería > 4,2 MN.
Otros códigos geotécnicos españoles no definen un método preciso para obtener la carga de hundimiento.
El criterio norteamericano de Davisson da una carga de hundimiento de 3,8 MN.
El criterio de la norma EN-ISO da una carga de hundimiento de 3,5 MN.
¿Cuál es la precisión de las pruebas de carga dinámica?
Antes de entrar de lleno en el argumento del contraste entre pruebas dinámicas y estáticas de carga de pilotes, conviene conocer algunos aspectos importantes referentes a las pruebas dinámicas.
El primero es el tiempo transcurrido desde la hinca del pilote hasta su prueba. El avance del pilote en la hinca va produciendo la rotura del suelo. Eso implica que al finalizar la hinca el pilote tiene menos resistencia que la que tendrá al cabo de un tiempo, cuando el suelo haya podido recuperar sus propiedades resistentes. En suelos granulares eso puede requerir pocos días, pero en suelos cohesivos requiere normalmente varias semanas. Si hacemos la prueba DLT al finalizar la hinca para aprovechar que el martillo ya lo tenemos sobre el pilote, la resistencia del pilote obtenida en la prueba va a ser inferior a la que tendrá después de un tiempo de reposo. Esta recuperación de resistencia se denomina «setup» en inglés, y puede llegar a ser un factor de 10 en algunos suelos cohesivos. Hay excepciones: en algunos suelos la resistencia no aumenta con el tiempo sino que disminuye (relajación), pero son casos muy raros que se pueden encontrar en la literatura especializada.
En pilotes hincados, esto pasa tanto si las pruebas son SLT como si son DLT, por lo que a la hora de realizar contrastes entre ambas pruebas hay que tener en cuenta este efecto. Lo más adecuado sería realizar las dos pruebas sobre un mismo pilote casi simultáneamente, pero esto no suele ser posible en la realidad de las obras. Sería ideal disponer entonces de unos datos de «setup» para cada tipo de suelo, pero eso no existe desgraciadamente, dado que la variabilidad es enorme. En definitiva, los resultados de las pruebas de carga sobre pilotes hincados por cualquier método están relacionados con el tiempo transcurrido desde la hinca hasta la prueba.
A continuación hay un gráfico carga-asiento con un contraste real entre una prueba DLT y una SLT sobre sendos pilotes prefabricados hincados iguales, situados en el mismo encepado a poca distancia. La prueba dinámica se realizó 6 días después de la hinca y la estática 53 días después de la hinca.
El segundo aspecto importante a considerar en las pruebas DLT es que su resultado depende de la energía aplicada por el impacto del martillo en la prueba. Es decir, si el golpe es flojo, la resistencia del pilote medida en la prueba será pequeña. Y si el golpe es fuerte, la resistencia puede ser superior. El motivo es que si el golpe es flojo se movilizará poco rozamiento lateral y poca compresión en la punta, por lo que la reacción del suelo -que transmite el sistema de ondas que se forma en el pilote y que capta la instrumentación- será pequeña, sin llegar a alcanzar la capacidad de carga real de ese pilote. Eso puede pasar por varios motivos, entre ellos: a) el martillo utilizado en la prueba no suministra energía suficiente; b) no se pueden dar golpes más fuertes porque se alcanza el límite de resistencia del material del pilote.
En las pruebas estáticas también puede suceder algo similar, cuando el sistema de aplicación de la carga (gato + reacción) no es capaz de alcanzar la carga de hundimiento del pilote, o cuando expresamente se realiza una prueba de carga sin el objeto de alcanzar el hundimiento. En estos casos, algunos autores han recomendado metodologías numéricas y gráficas para extrapolar los resultados de las pruebas, buscando determinar una carga de hundimiento. Mi opinión es que entonces ya no estaríamos hablando del resultado de una prueba de carga, sino de una pura especulación teórica, que no tiene mucho que ver con lo que es una prueba experimental.
El tercer aspecto importante a tener en cuenta es el componente subjetivo que tienen las pruebas DLT. Es decir, operadores diferentes trabajando con el mismo software sobre un mismo fichero de datos tomado en una prueba dinámica en obra pueden obtener resultados de resistencia del pilote muy diferentes. Los estudios más modernos hablan de diferencias de resultados entre operadores de hasta un 40% o más. El motivo es que los modelos matemáticos que contienen los programas de análisis de DLT son bastante complejos, con decenas de parámetros que el operador puede modificar para ajustar lo más posible el modelo a los datos reales de la prueba. Para evitar este problema se ha desarrollado otro método de pruebas de carga de pilotes que se denomina prueba de carga rápida (RLT «Rapid Load Test» en inglés), en el que también se golpea la cabeza del pilote con una maza, pero con el impacto muy amortiguado con dispositivos especiales, lo que simplifica mucho el análisis posterior de los datos y elimina el componente subjetivo del operador. Más información en esta otra página del blog «Pruebas de carga rápida en pilotes».
Es decir, no solo es importante que los equipos y el software utilizados en DLT tengan una reputación contrastada y que se tengan en cuenta los efectos del paso del tiempo y de la energía aplicada en la prueba, sino que resulta más importante todavía que los técnicos que utilizan estas herramientas estén debidamente formados y tengan amplia experiencia, tanto los que realizan las pruebas y toman los datos en obra como los que luego realizan en gabinete el análisis de los datos y la modelización con el software.
¿Es factible realizar contrastes entre pruebas DLT y SLT?
Los códigos de diseño de pilotes recomiendan contrastar las pruebas dinámicas DLT con pruebas estáticas SLT, pero hemos visto que no es tan sencillo ni directo. Se deben tener en cuenta algunos factores importantes, entre ellos los siguientes:
El método utilizado para la determinación de la carga de hundimiento a partir de la curva carga-asiento en la prueba estática.
La influencia del tiempo transcurrido desde la hinca hasta las pruebas.
La energía aplicada en las pruebas.
La formación y la experiencia de los técnicos que realizan las pruebas.
A continuación, figura un ejemplo real con otro gráfico carga-asiento con un contraste realizado en similares condiciones que el anterior. La prueba dinámica se realizó 21 días después de la hinca y la estática 75 días después de la hinca. El criterio de Davisson para la prueba SLT da una carga de hundimiento de 2,9 MN, prácticamente igual que la prueba DLT.
En geotecnia estamos acostumbrados a utilizar varios ensayos o pruebas diferentes para determinar un cierto parámetro del suelo que nos interese tener en cuenta para diseñar una cimentación. Pero ya nadie se pone a contrastar el SPT con el cono estático, o el presiómetro con la placa de carga. Es más, solemos considerar como muy positivo el poder disponer de varios ensayos diferentes para así conseguir una visión más completa del problema geotécnico desde distintos ángulos. Del mismo modo, los contrastes entre pruebas DLT (o RLT) y SLT no tienen por qué ser una norma, sino simplemente una oportunidad más de obtener información relevante sobre nuestro proyecto de pilotaje.
Lo importante es hacer pruebas de carga sobre los pilotes para comprobar su comportamiento real ante las cargas de diseño, dadas las incertidumbres que dejan otros métodos de cálculo. Los métodos de prueba a utilizar en cada caso podrán elegirse en función de las circunstancias particulares de cada proyecto y de la disponibilidad de equipos de prueba. Probablemente lo óptimo sea hacer el mayor número posible de pruebas diferentes y adaptar luego los coeficientes de seguridad al programa de pruebas realizado.
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En muchos proyectos resulta necesario realizar comprobaciones de la capacidad de carga de los pilotes que se están construyendo para la cimentación. Este es el caso de un importante proyecto en marcha en el Puerto de Barcelona, en el que se han realizado pruebas de carga rápida de pilotes por primera vez en España.
El magacín especializado Deep Foundations, del Deep Foundations Institute DFI norteamericano, presenta estas pruebas en la portada de su número de mayo/junio 2019 y en un artículo interior.
La empresa especializada Allnamics desplazó desde los Países Bajos uno de sus dispositivos StatRapid, que realizó 25 pruebas de carga rápida sobre pilotes de 1,5 m de diámetro y más de 30 m de profundidad en sólo 8 días, alcanzándose cargas de prueba de 10 MN (1.000 t). Estas prueba permitieron a los ingenieros y propietarios ganar rápidamente confianza en la cimentación que se estaba construyendo, evitando otros tipos de pruebas más costosas y engorrosas, con el consiguiente beneficio para la programación de la obra y su presupuesto.
El organismo norteamericano de normalización ASTM ha aprobado una nueva norma ASTM D8232-18 para medir la verticalidad de las perforaciones para pilotes o para otros objetivos. Esta norma es fruto de los esfuerzos del fabricante Piletest de equipos para ensayos de pilotes por mejorar la seguridad de edificios y estructuras en todo el mundo. Los trabajos de redacción de la norma han sido liderados por Joram Amir, fundador de Piletest, quien ha trabajado durante muchos años en la elaboración de variadas normas en el campo de los ensayos de pilotes.
La nueva Norma ASTM D8232-18 «Standard Test Procedures for Measuring the Inclination of Deep Foundations» contempla la utilización de equipos como el BIT Borehole Inlination Tester de Piletest, que ya se utiliza por varias empresas españolas de construcción de pilotes, a fin de garantizar que la verticalidad de los pilotes que construyen en varios continentes está dentro de las tolerancias especificadas por las normas y proyectos.
En esta otra entrada del blog encontrarás unos vídeos explicativos del funcionamiento del BIT.
Para más información sobre BIT utiliza nuestro formulario de contacto.
CHUM es conocido en el ámbito del control de calidad de pilotes y cimentaciones profundas por ultrasonidos como un equipo fiable, fácil de usar y de gran rendimiento. Se trata por tanto de una inversión muy rentable para laboratorios, ingenierías y constructores de cimentaciones profundas.
En este vídeo, elaborado por el fabricante de equipos Piletest, puedes ver al Chum trabajando en pilotes reales.
El vídeo está en inglés con subtítulos en español, que están activados por defecto. En caso de que no salieran, se activan en un botón situado abajo a la derecha de la imagen.
Otro vídeo con figuras animadas es este.
Este es el equipo que nosotros hemos utilizado desde hace más de 15 años para realizar los ensayos ultrasónicos «cross-hole» de integridad estructural de pilotes y pantallas continuas de hormigón, y que también hemos suministrado a varias decenas de clientes en España, Portugal, Argentina, Chile, Bolivia, Panamá, Colombia, Ecuador, Perú, Guatemala, Nigeria, Angola y Mozambique.
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PET es el equipo de ensayos sónicos de integridad estructural de pilotes que fabrica Piletest y que comercializa CFT & Asociados.
Mientras haces el ensayo con Pet en la cabeza de un pilote y también cuando revisas luego los datos en la oficina, junto a la curva de velocidad captada por el acelerómetro de Pet aparece en la pantalla del ordenador una curva verde, que para algunos usuarios resulta misteriosa.
Trasteando luego con las opciones, encuentras que esa curva verde se llama FFT y que es opcional su representación. A veces, en esa curva verde se marca un pico hacia abajo con claridad. ¿Qué nos está diciendo?
FFT son las iniciales de Fast Fourier Transform o Transformada Rápida de Fourier, y nos sirve para detectar rebotes periódicos de la onda sónica en los primeros metros de su viaje descendente hacia la punta del pilote. Un pico hacia abajo en la curva verde nos dice que allí está rebotando la onda sónica, lo que genera una frecuencia dominante, porque la onda no sólo rebota una vez, sino que lo hace periódicamente ya que vuelve a bajar, rebotada en el extremo superior del pilote, y se repite el fenómeno de manera periódica. El análisis FFT, que el software Pet realiza en tiempo real, detecta el punto donde se produce ese rebote, y queda marcado con el pico en la curva verde.
Se trata de una ayuda inestimable para detectar cambios de sección en los primeros metros, como el de la foto, que muchas veces quedan escondidos por el pico inicial de la gráfica producido por el golpe del martillo de mano, cuya longitud de onda es 2-3 m. En la siguiente imagen, obtenida del simulador PileWave que hay en la web de Piletest, se ve el efecto de un cambio de sección en los primeros metros del pilote sobre la curva resultado del ensayo, y como se generan picos periódicos típicos. FFT nos ayuda a distinguir el origen de esas curvas irregulares.
Para más información sobre la justificación matemática de la curva FFT de Pet, se puede consultar el documento técnico de Piletest en este enlace.
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En mayo de 2018 se realizaron en las Islas Azores dos congresos geotécnicos de primer nivel, el 16 Congreso Nacional de Geotecnia de Portugal y las 6ª Jornadas Luso Españolas de Geotecnia. Una de las presentaciones más novedosas fue la que realizó el ingeniero español Nicolás Moscoso del Prado Mazza, titulada «Rapid Load Testing: una técnica eficiente para pruebas de carga en pilotes», según un artículo firmado conjuntamente con Marcel Bielefeld, de Allnamics (Países Bajos) y Carlos Fernández Tadeo, de CFT & Asociados (España).
Las pruebas de carga rápida (RLT) o quasi-estáticas iniciaron su desarrollo hace 30 años, y disponen ya de norma europea EN ISO 22477-10:2016 “Geotechnical investigation and testing – Testing of geotechnical structures – Part 10: Testing of piles: rapid load testing” (en fase de publicación por Aenor-UNE), y de norma estadounidense ASTM D7383 – 10 “Standard Test Methods for Axial Compressive Force Pulse (Rapid) Testing of Deep Foundations”.
El artículo presenta una revisión de las pruebas de carga rápida de pilotes, proporcionando una perspectiva histórica de su desarrollo hasta nuestros días, así como las bases teóricas del método. También contiene algunos estudios de caso. Se puede encontrar y descargar en nuestra página de Documentos.
En 2017 se realizaron las primeras pruebas de carga rápida en pilotes de gran diámetro en España, realizadas por Allnamics en el Puerto de Barcelona. En sólo una semana, Alnamics realizó con éxito 25 pruebas de carga rápida de 10 MN (1.000 t) de carga.
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