Los ensayos de integridad estructural de pilotes.
Situación actual en España y perspectivas. |
|
Carlos Fernández Tadeo
Emilio Téllez García
CFT & Asociados, S.L.
Comunicación presentada en el Simposio de la Sociedad Española de Mecánica del Suelo e Ingeniería Geotécnica sobre
geotecnia de las infraestructuras del transporte, celebrado en Barcelona del 27 al 29 de septiembre de 2000.
RESUMEN
Son tres los métodos utilizados en nuestro país para comprobar la integridad estructural de pilotes mediante sistemas no
destructivos:
a) El método sónico mediante martillo de mano que genera una onda sónica que baja por el fuste del pilote, rebota en la punta
y es captada por un acelerómetro. También se le conoce como "ensayo de impedancia mecánica" o "sonic echo" (en inglés).
b) El método de cross-hole ultrasónico, que consiste en hacer descender un emisor y un receptor de ultrasonidos por dos conductos
huecos paralelos en el interior del fuste del pilote, registrándose el tiempo que tarda la onda en recorrer la distancia entre ambos. También se le conoce como
"sondeo sónico" o "ensayo por transparencia sónica".
c) El tercer método es el ensayo dinámico mediante un impacto importante sobre la cabeza del pilote. Generalmente se realiza en
pilotes prefabricados utilizando el mismo martillo de hinca, siendo al mismo tiempo un ensayo de integridad estructural del pilote y un ensayo rápido de carga. En
todo el mundo se está ya utilizando también sobre pilotes hormigonados "in situ".
El incremento de la demanda de estos ensayos en nuestro país ha provocado que estos salgan del ámbito de unos pocos especialistas
para entrar de lleno en el abanico de servicios de los laboratorios generalistas de ensayos de materiales de construcción. Sin embargo, con frecuencia no se obtienen
los niveles de calidad esperados en la realización de los ensayos, debido a que no siempre los equipos comprados tienen la tecnología óptima y a que las
personas que los utilizan e interpretan no disponen muchas veces de la suficiente experiencia y preparación.
1.- GENERALIDADES
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 extraído 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.
Las pruebas de carga permiten conocer el comportamiento real de los pilotes en el terreno, sometidos a cargas generalmente superiores a las
de servicio. Se realizan en la fase de proyecto de la cimentación, o en la fase de construcción, como comprobación del diseño realizado. Dadas las
elevadas cargas a aplicar, usualmente del orden de cientos de toneladas, son ensayos muy costosos, por lo que la tendencia es a realizarlos cada vez menos y solo en obras
de elevado presupuesto. Los modernos ensayos rápidos de carga, de coste muy inferior, permiten la realización de pruebas de carga en obras de presupuestos
medios, que se benefician así también del diseño más ajustado que admiten las normas cuando se realizan ensayos de carga.
2.- MÉTODOS DE ENSAYO DE INTEGRIDAD ESTRUCTURAL
Las nomenclaturas existentes son variadas y contradictorias en la literatura técnica y en la publicidad de las casas suministradoras de
equipos y de las empresas que realizan ensayos, utilizándose palabras como "sónico", "sísmico" y "dinámico" con diferente significado según los
autores, por lo que los nombres utilizados a continuación pueden no coincidir con los que aparezcan en otros documentos, aunque trataremos de hacer referencia
más al método en si que al nombre.
Son tres los métodos de ensayo de integridad de pilotes más difundidos, que también se emplean en nuestro
país:
-
El 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 (Figura 1,
Figura 2 y Figura 3).
-
Otro método muy conocido consiste en hacer descender un emisor y un receptor de ultrasonidos por dos conductos huecos paralelos en
el interior del fuste del pilote, registrándose el tiempo empleado en recorrer la distancia entre ambos. Es también un método dinámico que induce
una baja deformación en el pilote, denominándose generalmente "cross-hole ultrasónico", aunque también se le denomina "sondeo sónico", "sondeo
sísmico", "ensayo sísmico paralelo", "cross hole sonic logging" (en inglés) o "ensayo por transparencia sónica". Requiere que se dejen dos o
más tubos embebidos en el hormigón, o que se realicen taladros en el hormigón endurecido. Una vez realizado esto, el ensayo es rápido y no precisa
equipos pesados (Figura 4, Figura 5 y Figura 6). Este método se utiliza también en muros
pantalla de hormigón armado.
-
El tercer método es el que dispone de más tradición, consistiendo en dejar caer una masa importante sobre la cabeza del
pilote protegida por una sufridera, instrumentándose la cabeza del pilote para obtener la fuerza y la velocidad en función del tiempo. Es un método
utilizado preferentemente en pilotes hincados, ya que aprovecha la misma energía proporcionada por el martillo de hinca. Es un método dinámico que
induce una fuerte deformación en el pilote, denominándose generalmente "ensayo de respuesta dinámica" o simplemente "ensayo dinámico", aunque
algunos autores no lo incluyen entre los ensayos de integridad. En pilotes hincados no requiere preparación especial ya que se utiliza el mismo martillo de hinca
y la instrumentación es sencilla, pero en otros tipos de pilotes si que requiere medios pesados, ajenos a los de ejecución del pilote, para disponer sobre el
mismo una masa considerable con una cierta altura de caída. En la actualidad se han desarrollado sistemas más sencillos y transportables de dar la
energía necesaria para el ensayo.
En la Tabla 1 figuran algunos de los parámetros característicos de los diferentes tipos de ensayos descritos, comparados
también con los ensayos estáticos de puesta en carga.
TABLA 1
ENSAYOS
|
SÓNICOS
|
DINÁMICOS
|
SEMIESTÁTICOS
|
ESTÁTICOS
|
Masa martillo
|
0,5-5 kg
|
2000-10000 kg
|
2000-5000 kg
|
N/A
|
Deformación máxima en pilote
|
2-10*10-6
|
500-1000*10-6
|
1000*10-6
|
1000*10-6
|
Velocidad máxima en pilote
|
10-40 mm/s
|
2000-4000 mm/s
|
500 mm/s
|
10-3 mm/s
|
Fuerza máxima
|
2-20 kN
|
2000-10000 kN
|
2000-10000 kN
|
2000-10000 kN
|
Duración de la fuerza
|
0,5-2 ms
|
5-20 ms
|
50-200 ms
|
107 ms
|
Aceleración del pilote
|
50 g
|
500 g
|
0,5-1 g
|
10-14 g
|
Desplazamiento del pilote
|
0,01 mm
|
10-30 mm
|
50 mm
|
> 20 mm
|
Longitud onda relativa (*)
|
0,1
|
1
|
10
|
108
|
(*) Relación entre la longitud de onda de la fuerza aplicada y el doble de la longitud del pilote.
Los ensayos de integridad de pilotes tienen reconocimientos por parte de instituciones científicas y técnicas de prestigio
internacional como las siguientes:
-
The Institution of Civil Engineers, de Londres, que en su especificación para pilotajes (Specification for piling) describe
diferentes métodos y efectúa recomendaciones para su utilización.
-
La Sociedad Geotécnica Alemana, en sus Recomendaciones para Ensayos Dinámicos de Pilotes, elaboradas por su Comité
Técnico núm. 5.
-
El Eurocódigo 7 "Proyecto Geotécnico" (Norma UNE-ENV 1997-1) en su capítulo sobre cimentaciones por pilotaje recomienda
el uso de ensayos de integridad en ciertos casos, principalmente en los pilotes cuya calidad sea sensible a los procedimientos de colocación.
-
La norma austriaca B 4440 Parte 1 recomienda el empleo generalizado de ensayos de integridad, y lo exige en determinados
casos.
-
La ASTM dispone de una norma para el ensayo dinámico (ASTM D 4945), y otra para el ensayo de baja deformación con martillo de
mano (ASTM D 5882).
-
Las "Recomendaciones Geotécnicas para el Proyecto de Obras Marítimas y Portuarias" (ROM 0.5-94) de Puertos del Estado, admite
reducciones importantes en el coeficiente de seguridad frente al hundimiento en el caso de pilotes hincados con control mediante ensayos dinámicos (Figura 7).
-
El código francés DTU nº 13.2 sobre "Trabajos de Cimentación Profunda" admite incrementos significativos en las
cargas admisibles de los pilotes por razón estructural, en el caso de "control reforzado", que incluye un muestreo significativo mediante ensayos de integridad
estructural (Figura 8). Las disposiciones del código francés están recogidas literalmente en el libro de José A. Jiménez
Salas "Geotecnia y Cimientos", principal manual español sobre cimentaciones.
-
La norma francesa NF P 94-160 describe los diferentes métodos de ensayo de integridad de pilotes.
-
La norma australiana AS2159-1995 sobre pilotes describe los ensayos de integridad y los requisitos para su correcta
realización.
-
Las recomendaciones para el proyecto de cimentaciones mediante pilotes hincados de la American Society of Civil Engineers (ASCE) y del
US Army Corps of Engineers contemplan reducciones significativas en los coeficientes de seguridad para la capacidad portante de los pilotes, en el caso de realizarse
ensayos dinámicos durante la hinca (Figura 9).
-
La Dirección General de Carreteras del Ministerio de Fomento, en la nueva redacción del Artículo 671 del PG3
"Cimentaciones por pilotes de hormigón armado moldeados in situ" menciona las pruebas de carga, los "ensayos sónicos" y los de "impedancia mecánica"
como medios de control de calidad a disposición del Proyectista y del Director de las Obras.
3.- MÉTODOS RÁPIDOS DE ENSAYO DE CARGA
El método más conocido es el mismo ensayo dinámico del capítulo anterior, tercer método para la comprobación
de la integridad estructural de pilotes. Está descrito en la norma ASTM D 4945-89 y es utilizado en todo el mundo, tanto en pilotes hincados como en pilotes
perforados.
En pilotes prefabricados la carga se aplica con el mismo martillo de hinca empleado. En pilotes perforados y hormigonados "in situ" hace
falta buscar una carga cualquiera con un peso entre 1 y 1,5 % de la carga de prueba estática y una altura de caída entre 2 y 3 m. Es decir, para una carga de
prueba de 500 t, se necesita una masa de 5-7 t suspendida con una grúa.
La cabeza del pilote se prepara usualmente realizando un recrecido de hormigón dentro de una camisa metálica, en el que se colocan
los sensores de velocidad y deformación, con una superficie plana en el extremo superior protegida por una chapa metálica y una sufridera sobre la que se produce
el impacto. La carga se eleva con una grúa y se deja caer sobre el pilote, registrándose en un ordenador portátil la fuerza y la velocidad en la cabeza del
pilote en función del tiempo (Figura 10, Figura 11 y Figura 12). Es importante que la energía
del impacto sea suficiente para movilizar la capacidad resistente del suelo. Por ello es usual aplicar 4 ó 5 golpes con altura de caída creciente,
registrándose los parámetros de la respuesta del pilote.
Los resultados obtenidos se tratan en el ordenador con programas informáticos que incorporan diferentes fórmulas o métodos
numéricos para estimar la capacidad de carga y presentar los resultados obtenidos de manera rápida, incluso en la misma obra. Es práctica usual realizar al
menos un ensayo estático de carga de tipo convencional en un pilote ensayado dinamicamente, con objeto de correlacionar la resistencia estática y dinámica
del pilote. En el caso de que exista ya experiencia local en pilotes similares con parecidas condiciones del subsuelo, se puede obviar el ensayo estático de
carga.
El otro método rápido de ensayo de carga es el denominado "Statnamic". La carga se aplica de manera casi estática, con
duración del orden de 100 milisegundos, mientras que en el método dinámico era de pocos milisegundos, por lo que no se produce onda de choque ni efectos
dinámicos, que en determinados casos pueden llegar a dañar al pilote. Se empuja el pilote de manera suave hasta la carga de prueba prevista, obteniéndose
una curva carga-asiento directa e instantáneamente. La aceleración que sufre el pilote es de 1 g, mientras que en el ensayo dinámico es de 100 a 1000
g.
Para conseguir aplicar una carga importante de esta manera suave, se utiliza un ingenioso sistema (ver figura 13)
consistente básicamente en una cámara de combustión colocada en el centro de la cabeza del pilote, en la que se produce la ignición controlada de un
combustible. La fuerza generada levanta un pistón sobre el que apoyan unos contrapesos importantes, del orden del 5 al 10% de la carga estática de prueba. Por el
principio de acción y reacción, una fuerza centrada de igual magnitud comprime el pilote.
Los contrapesos pueden ser construidos "in situ", con materiales locales (hormigón o acero), de tipo modular, de manera que se pueden
apilar sobre el pistón en piezas manejables de no más de 3 t de forma circular, con un hueco en el centro para dejar pasar un eje centrador, que sirve
también de vía de escape de los gases de la combustión. El conjunto queda dentro de un contenedor cilíndrico exterior de chapa relleno de grava, que,
al producirse la ignición y levantarse los contrapesos, rellena los espacios creados y amortigua la caída posterior de los contrapesos. Ultimamente se han
desarrollado bastidores metálicos que simplifican la operación de frenado y sujección de los contrapesos.
La instrumentación consiste en una célula de carga que mide directamente la fuerza aplicada a la cabeza del pilote y en un sensor
de desplazamientos por láser colocado en la cabeza del pilote, sobre el que incide un rayo láser de referencia desde 20 m de distancia. Se obtiene de este modo
una curva carga- deformación de manera instantánea en la pantalla del ordenador portátil que recibe las señales.
En la Figura 14 se comparan los resultados obtenidos con dos pruebas estáticas de carga y una Statnamic en
pilotes con carga de trabajo 1,55 MN (158 t) ensayados con carga de prueba 200 % de la de trabajo, 3,1 MN (316 t). Como se puede ver, los resultados son
idénticos.
Se puede ensayar un pilote al día, con un costo sensiblemente inferior al de una prueba estática convencional.
En el "Libro Homenaje a José Antonio Jiménez Salas. Geotecnia en el año 2000" publicado por el Ministerio de Fomento, el
Cedex y la Sociedad Española de Mecánica del Suelo e Ingenieria Geotécnica, se incluye un artículo de H.G. Poulos sobre métodos de ensayo de carga
de pilotes, en el que se analiza los diferentes métodos y se concluye que el ensayo Statnamic es el que suministra más información sobre el comportamiento
del pilote bajo carga.
4.- MÉTODO SÓNICO UTILIZADO POR CFT & ASOCIADOS
En el ensayo sónico de integridad de pilotes que realiza CFT & Asociados se utiliza un equipo desarrollado por el Instituto TNO de
Holanda, que cuenta con más de veinticinco años de experiencia en este tipo de ensayos, habiendo ensayado millones de pilotes, y habiendo detectado centenares de
pilotes con defectos más o menos serios.
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 puede archivar en el disco duro del 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 incorpora 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 pilotes no requieren ninguna preparación especial, únicamente se necesita que se haya realizado ya el descabezado en el
momento del ensayo, para que el golpe del martillo se realice sobre hormigón sano y la onda no refleje en discontinuidades o coqueras del hormigón poco compacto
existente en la cabeza del pilote antes del descabezado. La edad mínima del hormigón en el momento del ensayo es de siete días, para garantizar un grado de
endurecimiento y un módulo de elasticidad que permitan que la onda se propague. En ocasiones se han conseguido obtener buenas señales a edades incluso más
tempranas. Los ensayos no producen ninguna interferencia en la marcha de la obra, ya que se pueden ensayar grupos de pilotes a medida que se van construyendo y
descabezando, y suele bastar un día o dos de preaviso para la realización de los ensayos. El rendimiento es elevado, y en condiciones óptimas se pueden
ensayar más de 100 pilotes al día.
El ensayo sónico también se puede utilizar en pilotes de cimentaciones antiguas, realizando previamente una cata por el lateral
del encepado y dando el golpe del martillo y captando la onda en un lateral del pilote.
El ensayo se realiza según la norma ASTM D 5882-96.
5.- MÉTODO ULTRASÓNICO "CROSS-HOLE" UTILIZADO POR CFT & ASOCIADOS
Los ensayos se realizan con el equipo UMQA4, que utiliza tecnología puntera en el mundo. 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. En la Figura 4, la Figura 5 y la Figura 6 se puede ver un esquema de funcionamiento
y unas gráficas típicas.
Para la realización del ensayo se precisa que en los pilotes el constructor 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. 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 extremos inferiores deben cerrarse herméticamente por medio de tapones metálicos, 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 del hormigón del pilote. Los tubos deben llenarse de agua dulce limpia previamente
al ensayo, y deberá comprobarse que no tienen obstrucciones, ni se producen pérdidas de agua. El número de tubos por pilote, según la norma francesa
DTU 13.2, es el siguiente:
-
2 tubos para diámetros de pilote inferiores o iguales a 60 cm.
-
3 tubos para diámetros de pilote hasta 120 cm.
-
4 tubos para diámetros de pilote superiores a 120 cm.
Los pilotes deben estar accesibles y sin presencia de agua. El hormigón no tiene, 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. En condiciones óptimas, se pueden realizar más de 130 m de ensayo a la hora.
El ensayo se realiza según la norma NF P 94-160-1.
6.- SITUACIÓN ACTUAL EN ESPAÑA
El mercado de los ensayos de integridad de pilotes se va ampliando paulatinamente en nuestro país. Ya no se concibe una
construcción importante cimentada mediante pilotes en la que no se utilice alguno de los métodos de ensayo disponibles para comprobar la integridad estructural
de los pilotes. La práctica totalidad de los pilotes de gran diámetro de las estructuras de la líneas de ferrocarril en construcción y de las nuevas
carreteras y autovías se está ensayando mediante la técnica de "cross-hole" ultrasónico a través de tubos embebidos en el hormigón del
pilote. Es también cada vez mayor el número de pilotes de edificación que se ensaya mediante el método sónico, analizando las ondas sónicas
generadas por el golpe de un martillo de mano en la cabeza del pilote.
El incremento de la demanda de ensayos ha provocado que estos salgan del ámbito de unos pocos especialistas, para entrar de lleno en el
abanico de la oferta de los laboratorios generalistas de ensayos de materiales en construcción. Sin embargo, con frecuencia no se obtienen los niveles de calidad
esperados, debido a que no siempre los equipos comprados tienen un nivel tecnológico óptimo y a que las personas que los utilizan e interpretan no disponen
muchas veces de la suficiente experiencia y preparación.
Para garantizar el éxito en los ensayos de integridad de pilotes son tres los requisitos básicos: Equipos de un adecuado nivel
tecnológico, con el respaldo de centros internacionales de I+D de reconocido prestigio y experiencia. Operadores expertos en el manejo de los equipos y en las
tecnologías geotécnicas, siendo indispensable para ello una titulación universitaria en geología o ingeniería civil. Supervisores especialistas
expertos en la interpretación de ensayos, con formación, actualizada permanentemente en contacto con las fuentes origen de la tecnología y con la
práctica de ensayos.
En la práctica se están diferenciando paulativamente los campos de aplicación de los dos métodos. Los motivos son de
tipo económico más que técnico, realizándose los ensayos ultrasónicos "cross- hole" casi exclusivamente en pilotes de gran diámetro, debido a
que la colocación de tubos embebidos y la mayor lentitud de ejecución los hace mas caros. En pilotes con diámetros de hasta 60 cm, usuales en
edificación, el ensayo ultrasónico "cross-hole" proporciona poca información, ya que se colocan solo dos tubos y la zona ensayada es únicamente el
perfil entre los dos tubos. En pilotes de mayores diámetros se colocan tres o cuatro tubos embebidos y se obtienen por tanto tres o seis perfiles, lo que suele ser
suficiente para identificar los defectos, que no acostumbran a afectar a la sección completa.
Los ensayos sónicos con martillo de mano son utilizados principalmente en el control de calidad generalizado de pilotes de
diámetros medios a pequeños. Por una parte debido a que su rendimiento es grande, y en este tipo de obras suele haber muchos pilotes, y por otra porque los
defectos suelen afectar a la sección completa del pilote y su detección con este sistema es inmediata.
7.- CONCLUSIONES
Los ensayos de integridad de pilotes constituyen una potente herramienta de trabajo para poder determinar experimentalmente la existencia de
defectos en los pilotes. El método sónico con martillo de mano está siendo empleado en el control de pilotes, sin que sea preciso ninguna preparación
especial del pilote ni interferir con la marcha de la obra, dada la sencillez y rapidez del ensayo y su economía. El método ultrasónico "cross-hole"
está siendo empleado en el control de pilotes de gran diámetro, siendo la única preparación previa necesaria el dejar tubos embebidos en el
hormigón del pilote.
Los modernos ensayos rápidos de carga permiten abaratar un método de diseño y comprobación de las cimentaciones mediante
pilotes, que hasta ahora estaba reservado para obras de elevado presupuesto.
Tanto los ensayos de integridad estructural como los ensayos rápidos de carga disminuyen el margen de incertidumbre existente en la
construcción de cimentaciones profundas. La norma geotécnica española más moderna (ROM 0.5-94) admite ya reducciones muy importantes de los
coeficientes de seguridad empleados en el cálculo de pilotes, en el caso de realizase ensayos de estos tipos, lo cual implica un abaratamiento de las cimentaciones en
un grado muy superior al coste de los ensayos.
8.- REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Arnau Rodríguez, J.M., Fernández Tadeo, C. y Correa Lloreda, L. "Ensayo de control de integridad en pilotes". Cimbra. Enero
1993.
Fernández Tadeo, C. y Arnau Rodríguez, J.M. "Ensayo de integridad estructural de pilotes utilizando sistema portátil de gran
rendimiento". IV Jornadas Técnicas de Laboratorios Acreditados. A.N.L. Sevilla, 1992.
Arnau Rodríguez, J.M., Fernández Tadeo, C. "Ensayos de integridad de pilotes en la construcción de la Autopista A-19, tramo
Sant Pol de Mar". Symposium Nacional sobre Control de Calidad de Materiales de Hormigón Armado. Madrid, 1993.
Fleming, W.G.K., Weltman, A.J., Randolph, M.F., Elson, W.K. "Piling Engineering". Blakie, Londres, 1992.
Holeyman, A.E. "Keynote Lecture: Technology of pile dynamic testing". Proceedings of the Fourth International Conference on the Application
of Stress- Wave Theory to Piles. La Haya, 1992.
Institution of Civil Engineers. "Specification for piling". Thomas Telford, Londres, 1988.
Middendorp, P. y Reiding, F.J. "Determination of discontinuities in piles by TNO Integrity Testing and singal matching techniques".
Proceedings of the 3rd. International Conference on the Application of Stress-Wave Theory to Piles. Ottawa, 1988.
Rausche, F., Likins, G., Shen Ren Kung, "Pile integrity testing and analysis". Proceedings of the Fourth International Conference on the
Application of Stress-Wave Theory to Piles. La Haya, 1992.
Reiding, F.J. "Computer-integrated pile test equipment". Proceedings of the Fourt International Conference on the Application of Stress-Wave
Theory to Piles. La Haya, 1992.
Seitz, J.M. "Pile integrity by low strain impacts. A state-of-the-art". Proceedings of the Fourth International Conference on the
Application of Stress- Wave Theory to Piles. La Haya, 1992.
England, M. "A guide to low-strain integrity testing". Cementation Piling and Foundations Ltd.
Jimenez Salas, J.A., y otros "Geotecnia y Cimientos III". Madrid, 1980.
Chandra Prakash, Rastogi, P.C., Sharma, A.K. "Assessment of shape and quality of bored concrete piles by integrity testing". Indian
Geotechnical Journal. 1993.
Australian Standard AS2159-1995, " Piling - Design and installation".
American Society of Civil Engineers (ASCE), "Design of Pile Foundations". Nueva York, 1993.
AFNOR, norma P11-212, "DTU 13.2 Fondations profondes pour le bâtiment". Paris, 1992.
American Society for Testing and Materials. "Test Method for High Strain Dynamic Testing of Piles". ASTM D 4945-89.
American Society For Testing and Materials. "Standard Test Method for Low Integrity Testing of Piles", ASTM D 5882-96.
American Society for Testing and Materials. "Standard Test Method for Piles Under Static Axial Compressive Load", ASTM D 1143-81
(1994)
AFNOR. "Sols: Reconnaissance et essais. Essai statique de pieu isolé sous compression axiale", norma NF P 94-150 (1991)
Middendorp, P. y Reiding, F.J. "Stanamic. A Cost Effective Alternative for Test Loading of Piles and Caissons". 9 ARC, Bangkok,
1991.
Puertos del Estado. "Recomendaciones geotécnicas para el Proyecto de Obras Marítimas y Portuarias". ROM 0.5-94.
AFNOR. "Sols: reconnaissance et essais. Auscultation d'un élément de fondation. Partie 1: Méthode par transparence", norma NF
P 94-160-1 (1993).
Arroyo, M. y Sainz de Baranda, B. "Pruebas de carga dinámica y estática sobre un pilote de extracción (Û650 mm):
comparación de resultados". Boletín Soc. Esp. Mecánica del Suelo (1997).
Finno, R.J., Gassman, S.L., Osborn, P.W. "Non- Destructive Evaluation of a Deep Foundation Test Section at the Northwestern University
National Geotechnical Experimentation Site, June 1997". Northwestern University, Evanston, Illinois. Report Submitted to the Federal Highway Administration.
Asociación Española de Normalización y Certificación (AENOR) "Eurocódigo 7: Proyecto geotécnico. Parte 1:
Reglas generales", norma española experimental UNE-ENV 1997-1, marzo 1999.
Ministerio de Fomento. Dirección General de Carreteras. O.C. 326/00. Texto revisado del artículo 671 del PG3 "Cimentaciones por
pilotes de hormigón armado moldeados in situ", febrero 2000.
Poulos, H-G "Pile load test methods-applications and limitations". Libro homenaje a J.A. Jimenez Salas. Ministerio de Fomento, CEDEX y
Sociedad Española de Mecánica del Suelo e Ingenieria Geotécnica, enero 2000.
Figura 1: Disposición del ensayo sónico con martillo instrumentado
Figura 2: Ondas sónicas viajando a lo largo del pilote
Figura 3: Gráficas resultado del ensayo sónico
Figura 4: Configuración típica de ensayo ultrasónico "cross-hole"
Figura 5: Configuración con un solo tubo embebido en el pilote
Figura 6a: Gráfica de cross-hole ultrasónico en hormigón homogéneo
Figura 6b: Gráfica de cross-hole ultrasónico en hormigón no homogéneo
Figura 7: Tabla de la ROM 0.5-94
Figura 8: Control reforzado de pilote sondeado simple armado en DTU 13.2
Figura 9: Coeficientes de seguridad para pilotes hincados (ASCE)
Figura 10: Esquema típico de ensayo dinámico
Figura 11: Ensayo dinámico de un pilote
Figura 12: Registro de fuerza y velocidad en un ensayo dinámico
Figura 13: Esquema conceptual del ensayo Statnamic
Figura 14: Curva carga - desplazamiento
|