1. Generalidades
Los
ensayos dinámicos de carga suministran información sobre el comportamiento de
los pilotes hincados en condiciones de carga, y también sobre la integridad
estructural de los pilotes durante la hinca o la rehinca. No pretenden sustituir
a los ensayos estáticos de carga, pero permiten la realización rápida en obra de
comprobaciones de la eficacia del dispositivo de hinca que se esté utilizando y
de la capacidad de carga de los pilotes instalados.
La
realización de ensayos dinámicos de carga en los pilotes prefabricados hincados
no exime de la realización de las demás fases de un correcto proceso de proyecto
y construcción de este sistema de pilotaje, como son: un estudio geotécnico
completo, un buen cálculo y dimensionado de los pilotes, un estudio previo del
sistema de hinca a aplicar, un proceso de hinca adecuado, y un control de
ejecución exhaustivo.
La
presente especificación no pretende abarcar todos los posibles casos que se
puedan presentar en los ensayos dinámicos de pilotes, ya que cada proyecto es
diferente y los condicionantes del suelo son muy variados, por lo que es
responsabilidad de la dirección técnica de los trabajos el adaptarla a cada caso
concreto.
3.
Descripción del método
El
ensayo dinámico consiste básicamente en dejar caer una masa importante desde una
cierta altura -el martillo de hinca- sobre la cabeza del pilote, instrumentando
la misma, y efectuando después cálculos por ordenador a partir de la respuesta
obtenida del pilote. Se utilizan para ello modelos matemáticos que simulan el
comportamiento del pilote y su interacción con el suelo utilizando la ecuación
de la onda.
Se
requiere la colocación durante la hinca inicial de al menos dos transductores de
deformación y dos acelerómetros en el pilote, cerca de la cabeza, o en una
localización conveniente si los ensayos son durante la rehinca. Los sensores se
conectan por cable con el analizador electrónico de hinca, situado a una
distancia segura del pilote, habitualmente no mayor que 25 m.
Los
ensayos se realizarán según la norma ASTM D 4945.
La Propiedad, la Administración o el
Contratista Principal requerirán los servicios de un consultor independiente
especializado en ensayos dinámicos para la realización de los mismos.
La dirección de obra especificará el
número de ensayos a realizar en la fase inicial de los trabajos de hinca, ya sea
durante el proceso de hinca de los primeros pilotes que sirven de referencia, en
su rehinca al cabo de algunos días, o en ambos casos. El tiempo de espera para
realizar los ensayos en rehinca será definido por la dirección de obra. Unos
plazos orientativos pueden ser de 1 a 2 días para pilotes hincados en arenas o
apoyados en roca, y de 5 a 10 días para pilotes hincados en suelos cohesivos o
rocas blandas.
Los ensayos dinámicos también se
realizarán durante la fase de producción sobre un número determinado de pilotes
a seleccionar por la dirección de obra. Los ensayos se realizarán durante la
hinca, la rehinca, o en ambos casos, para comprobar el funcionamiento del
martillo y del sistema de hinca, comprobar las tensiones generadas en el pilote
y su integridad estructural, así como para evaluar su capacidad de carga.
También se realizarán cuando se modifiquen las condiciones de la hinca, por
cambios en el sistema de hinca, utilización de nuevos martillos, o cualquier
otra modificación significativa. El muestreo estandar puede estar entre el 5% y
el 15% de los pilotes hincados, aunque también se puede establecer un muestreo
semanal o mensual, dependiendo del tamaño del proyecto y de la variabilidad del
subsuelo. En pequeños proyectos los ensayos durante la fase de producción pueden
no ser necesarios. En todo caso, conviene tener alguna previsión al respecto por
si aparecen dificultades o variaciones inesperadas. En proyectos grandes, con
varios equipos de hinca trabajando simultáneamente, el ensayo de pilotes en fase
de producción es una herramienta importante de control de calidad.
Si
el objeto de los ensayos dinámicos es comprobar la eficacia del equipo de hinca
y las tensiones que se generan en el pilote durante la hinca, entonces los
ensayos deben realizarse durante la hinca. Si el objeto de los ensayos es
comprobar la capacidad de carga de los pilotes, los ensayos se deben realizar en
rehinca, después de un cierto tiempo tras la finalización de la hinca. Si los
ensayos pretenden todos estos objetivos, entonces hay que realizar ensayos
durante la hinca y también durante la rehinca. Debe tenerse en cuenta que la
realización de ensayos en rehinca puede alterar significativamente la secuencia
de hinca que tenga prevista el contratista de pilotes, por lo que deberán
programarse conjuntamente con él, de manera que después sea posible el acceso
del martillo de hinca a los pilotes a ensayar.
4. Equipo
utilizado
El
ensayo dinámico deberá realizarse con un analizador dinámico de hinca de la casa
Pile Dynamics, Inc modelos PAK o PAL, o equipo similar de reconocida eficacia,
que cumpla la norma ASTM D 4945, o norma europea
equivalente.
Todos los accesorios necesarios para el ensayo, como sensores, cables, etc.,
serán aportados por el consultor especializado.
Para
el anclaje de los sensores sobre los pilotes se necesita un taladrador-percutor
con batería propia, o con suministro de electricidad por cable.
5.
Personal
Los
ensayos en obra serán realizados por técnico titulado especialista en geotecnia
con al menos un (1) año de experiencia en ensayos dinámicos de pilotes.
La
interpretación de las gráficas y la redacción del informe requieren mayor
experiencia. Serán realizados por un ingeniero superior especialista en
geotecnia, con la menos tres (3) años de experiencia en ensayos dinámicos y de
integridad de pilotes. Es recomendable la pertenencia a alguna organización
técnica internacional relacionada con el ensayo de pilotes, y estar certificado
por algún organismo que acredite su formación y experiencia.
6.
Preparación del ensayo
El
contratista facilitará espacio libre para acceder a los lugares previstos por el
consultor especializado para anclar los sensores al pilote, que generalmente
estarán en dos caras opuestas. En ensayos durante la hinca, se preparan los
anclajes en el suelo, antes del izado del pilote, y en ensayos en rehinca se
preparan los anclajes sobre el pilote ya hincado.
El
contratista especializado que construye el pilote facilitará, incluso con su
propio personal, el proceso de anclaje de los sensores al pilote. La hinca se
detendrá cuando los sensores lleguen a 30 cm o menos de un obstáculo que pueda
dañarlos a ellos o a los cables. En el caso de que se deba empalmar un nuevo
tramo de pilote y continuar la hinca, los sensores deberán ser trasladados e
instalados de igual manera en el nuevo tramo.
El
contratista facilitará el martillo de hinca necesario para la realización de los
ensayos dinámicos, con todo su personal y equipo complementario, sin cargo
alguno para el consultor especializado, durante el tiempo que sea necesario
hasta completar los ensayos previstos.
7.
Estudio previo de la hinca
El
contratista de pilotes someterá a aprobación de la dirección de obra el sistema
de hinca previsto. La dirección de obra es responsable de realizar una estudio
previo utilizando la ecuación de la onda, que servirá para comprobar la
idoneidad del sistema de hinca propuesto para llevar los pilotes hasta la
profundidad prevista, con la capacidad de carga adecuada y sin producir
tensiones que dañen al pilote. Para dicho estudio previo se utilizar programas
de cálculo tipo GRLWEAP, de la casa Pile Dynamics, Inc o similar de reconocido
prestigio. Los estudios previos utilizando únicamente fórmulas dinámicas tipo
holandesa, Hiley o similares, solo serán admisibles en proyectos pequeños, si se
dispone de experiencia probada en trabajos similares en la misma zona, con
suelos similares y con la misma maquinaria de hinca.
El
estudio previo de la hinca será facilitado al consultor especializado que
realice los ensayos dinámicos con una semana de antelación a la realización de
los mismos. En particular se indicará claramente cual es la capacidad de carga
esperada del pilote y los niveles de tensiones máximas admitidos durante la
hinca.
8.
Correlación con ensayos de carga estáticos
A
la vista de los resultados de los primeros ensayos dinámicos de carga, de los
registros de la hinca y de las condiciones del subsuelo, la dirección de obra
podrá ordenar la realización de ensayos de carga estáticos en un número de
pilotes a determinar, para correlacionar con los resultados obtenidos en los
ensayos de carga dinámicos.
Los
pilotes ensayados estáticamente serán ensayados dinámicamente no más tarde de
dos días después del ensayo estático.
9.
Realización de ensayos dinámicos en rehinca
La
rehinca se realizará con un martillo que lleve algunas horas trabajando, con una
serie de 10, 20 ó 50 golpes o hasta conseguir una hinca de 7,5 cm, lo que suceda
antes. Si la penetración del pilote con una energía de impacto adecuada es menor
que 6 mm, el número máximo de golpes será de 20.
No
es aconsejable ensayar pilotes que sobresalgan más de 1,5 m del suelo, ya que en
estos casos el impacto de la maza en cabeza, que es difícil que esté centrado,
suele producir flexiones en el pilote que se detectan en los sensores y reducen
la calidad de los datos para su análisis posterior.
10.
Informe de resultados
Al
finalizar la jornada de ensayos dinámicos de carga, el consultor especializado
redactará una nota manual con la relación de los pilotes ensayados y los
principales resultados obtenidos en cada uno, incluyendo la energía transferida,
la capacidad de carga estimada por el método Case y las tensiones máximas
generadas.
Los
datos obtenidos en los ensayos dinámicos en obra serán analizados por el
consultor especializado en gabinete utilizando el programa de modelización
matemática CAPWAP, o similar de reconocido prestigio que sea compatible con los
datos tomados, presentándose en el informe los siguientes resultados del
ensayo:
El
análisis de resultados mediante programa Capwap y el informe final serán
realizados por ingeniero superior especialista en ensayos y pruebas de pilotes,
que disponga de formación específica para la utilización de este tipo de
programas de ordenador.
Los
ensayos se contratarán directamente a una empresa consultora especializada, que
acredite el cumplimiento de los requisitos especificados anteriormente.
La
medición y abono se realizará en base a los siguientes conceptos:
No se incluirá ningún tipo de gastos originados por la prestación del equipo de hinca necesario para los ensayos, ni otras ayudas eventualmente necesarias en obra, que serán siempre a cargo del contratista.
CFT & Asoc.
S.L.
Rosellón 340, 08025 Barcelona (España)
Ultima revisión: 13/03/2011
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