Diseño y pruebas de pilotes prefabricados hincados

1 Carlos Fern ndez Tadeo,CFT & Asociados, pilotes de hormig n prefabricados ehincados son una buena opci n para lascimentaciones de estructuras en suelos blandoso sueltos. En los ltimos a os, su utilizaci n nose ha visto muy afectada por la dr sticareducci n de actividad sufrida en laconstrucci n, que si ha afectado a otrosm todos de pilotaje. Probablemente ello esdebido a que ofrecen un precio muycompetitivo y a que su ejecuci n es muy r piday instalaci n de pilotes mediante hinca es elm todo m s antiguo de construcci n depilotes. Durante milenios se hincaron solopilotes de madera, pero ahora sonpredominantemente de hormig n (armado opretensado) y de acero (tubos o perfiles). Latecnificaci n creciente de la construcci n lleg hace d cadas a la hinca de pilotes , que se haconvertido en una actividad de altaproductividad, al conjugar prefabricaci n entaller y mecanizaci n de la puesta en obra.

2 Lospilotes se prefabrican en un proceso industrial,se transportan a obra, y all se instalan conmaquinaria especializada que es operada porsolo dos debido a esa alta tecnificaci n,la construcci n de pilotes hincados se haconvertido en una actividad especializada queejecutan muy pocas empresas en Espa a y quepocos consultores geot cnicos dominan. EnCFT & Asociados fuimos conscientes, hace yam s de una d cada, de la necesidad existente enla comunidad geot cnica de disponer deexpertos y de m todos de ensayoindependientes, por lo que iniciamos un caminolargo y escondido, pero lleno de satisfacciones,que ha pasado por la formaci n de nuestropersonal, por la cooperaci n con expertosinternacionales, y por la obtenci n de equipos ysoftware especializados para el proyecto y elensayo de los pilotes hincados .

3 En este caminohemos aprendido mucho y hemos ayudado anuestros clientes a optimizar sus cimentacionesmediante pilotes hincados , a probar sucapacidad de carga y a controlar la calidad de suejecuci de proyectoComo en todos los proyectos decimentaciones, es fundamental realizar un buenreconocimiento del subsuelo. Los ahorros quePilotesfebrero 2013 Dise o y pruebas depilotes de 22/04/13 15:22 P gina 1en estos casos genera el disponer de un buenestudio geot cnico suelen ser importantes, yaque se puede afinar mucho m s en el c lculo ydise o del pilotaje. Por desgracia, todav a seencuentran casos de reconocimientos pocoprofundos que ni siquiera alcanzan la longitud depilote recomendada, faltos de ensayos de campo(SPT, piezocono, etc.), con pocos ensayos delaboratorio, y con recomendaciones general, el dise o del pilotaje hincado noes de gran complejidad, si se dispone de un buenestudio geot cnico y se siguen los criterios denormas y c digos reconocidos, como el C digoT cnico de la Edificaci n CTE DB-SE C:Cimientos, la Gu a de Cimentaciones en Obrasde Carreteras del Ministerio de Fomento, y laROM de Puertos del Estado.

4 Tambi n sonde ayuda los programas inform ticosespecializados en dise o de cimentaciones,algunos de ellos gratuitos como el programaDriven de la FWHA (USA), que se puedeobtener en nuestra embargo, todav a en muchos casos sesigue el criterio, que sugieren a veces lasempresas especializadas de pilotes hincados , deque el nico m todo de dise o posible es cargarel pilote en fase de proyecto a su topeestructural y luego en obra hincarlo hasta que d "rechazo" seg n alguna f rmula semiemp rica,que normalmente tiene m s de 100 a os. Estamanera de proyectar y construir puede llevar aproblemas en la ejecuci n, como: longitudes depilote diferentes de las que cabr a esperar seg nel estudio geot cnico y los c lculos de capacidad,descontrol presupuestario consiguiente,inseguridad sobre la capacidad real de carga delos pilotes , modificaciones del proyecto deencepados y estructura, y otros creciente complejidad de lascimentaciones profundas, impulsada en granparte por el auge de las construcciones enmedio off-shore (plataformas petrol feras,aerogeneradores marinos, etc), est haciendonacer nuevos y sofisticados m todos de dise ode los pilotajes, como el m todo brit nico Imperial College Pile design method (ICP).

5 Por otro lado, el proceso de convergencia detecnolog as en la Uni n Europea, cuyo objeto esfacilitar la libre competencia entre empresas detodos los pa ses del continente, est creandonuevas normativas t cnicas como losEuroc digos de construcci n. El Euroc digo 7 Proyecto Geot cnico desarrolla los temas deproyecto y construcci n de obras de mbitogeot cnico. En Espa a fue publicado por Aenorcomo norma no obligatoria con referenciaUNE-ENV 1997-1. Existe ya una propuesta deAnejo Nacional Espa ol del EC7, queprobablemente ser aprobada por Aenorpr ximamente, y que ser previsiblementerefrendado por decreto del Ministerio deFomento en el BOE, lo que convertir al EC7 ya su Anejo Nacional en norma obligatoria ennuestro pa s. La creciente internacionalizaci nde la actividad de nuestras constructoras yconsultoras hace que muchas de ellas est ntrabajando en otros pa ses europeos en los queel EC7 ya est plenamente en vigor, propiciandoas que el EC7 se haya empezado a utilizartambi n en Espa a.

6 En lo que se requiere aldise o de pilotes , el EC7 prioriza el dise o enbase a pruebas de carga sobre otros m todosde c lculo cl sicos basados en f rmulasanal ticas. Por todo ello, es de prever que en lospr ximos a os sea necesario incrementar eln mero de empresas e ingenieros especialistasen pruebas de carga de pilotes , para poderatender la creciente demanda que se generar .Pilotesfebrero deentrada dedatos de hinca obtenida con 22/04/13 15:22 P gina 2 Algunos de los c digos espa oles m smodernos, como el CTE y la ROM dePuertos del Estado, ya incluyen criterios paracalcular los pilotes hincados teniendo en cuentacoeficientes de seguridad diferentes en funci ndel m todo de c lculo utilizado y de loscontroles que se hagan en obra. En su art el CTE DB-SE C describe los coeficientesde seguridad generales que se deben utilizar enel proyecto geot cnico.

7 En lo referente apilotes, indica los coeficientes parciales Rdeminoraci n de la resistencia del terreno alhundimiento que figuran en la Tabla la vista de esta tabla, resulta evidente lagran ventaja econ mica que puede suponer lautilizaci n de pruebas de carga en un proyectoen el que el haya un n mero significativo depilotes, incluso antes de que entre en vigor elEC7 en Espa de contrataci n de laempresa de pilotajeLa selecci n de una empresa especializada enla construcci n e hinca de pilotes prefabricadosde hormig n armado es bastante sencilla, yaque hay muy pocas empresas en Espa a quetrabajen con este tipo de pilote, y las que hayson grandes y solventes. Lo que resultaimportante es conocer los requisitos t cnicos yde control que se deben exigir en lacontrataci n, que pueden resumirse acontinuaci Descripci n completa de la tipolog a depilotaje ofertada, caracter sticas, juntas entretramos prefabricados , sistema de hinca, etc.

8 Aser posible avalada por reconocimientosoficiales del sistema tipo DITE o Justificaci n de que con la maquinaria dehinca que se va a utilizar se podr n alcanzarlas profundidades especificadas en elproyecto, sin quedarse cortos los pilotes , niresultar da ados por exceso de hinca. Estajustificaci n debe hacerse medianteprogramas de ordenador que utilicen lateor a de la ecuaci n de la onda, ya que elimpacto del martillo se propaga a lo largo delpilote como una onda de choque. Los m sutilizados internacionalmente son GRLWEAPy Presentaci n de las curvas de hinca para cadatipo de pilote y martillo a utilizar. Estas curvasrelacionan gr ficamente la resistencia a lahinca y el "rechazo" o penetraci n para undeterminado n mero de golpes, y permitentener previsto a priori cu l es el momento enque debe detenerse la hinca, siempre queestemos en la longitud y el estrato de sueloprevistos en proyecto.

9 Estas curvas de hincase pueden obtener de f rmulassemiemp ricas antiguas como la de Hiley o laholandesa, pero hoy d a es m s recomendableutilizar los mismos programas de ordenadorcitados antes, que se basan en el m todo m spreciso de la ecuaci n de la Plan de control de calidad a implantar en laejecuci n, tanto en la fase de prefabricaci nde pilotes en planta como en la de hinca enPilotesfebrero 2013 Tabla 1(1) M todos de c lculo basados en ensayos de campo o f rmulas anal ticas (largo plazo).(2) M todos de c lculo basados en f rmulas anal ticas (corto plazo), m todos basados en pruebas de carga hasta rotura ym todos basados en pruebas din micas de hinca con control electr nico de la hinca y contraste con pruebas de de carga din 22/04/13 15:22 P gina 3obra. Deben incluirse pruebas finales deejecuci n mediante ensayos din micos yest ticos de carga.

10 Tambi n pueden realizarseensayos de integridad estructural por elm todo s nico con martillo de de ejecuci n del pilotajehincadoEs frecuente que en obra se realice unaprimera tanda de hinca de pilotes repartidospor todo la zona de trabajo, al objeto dezonificar el terreno y comprobar el dise o deproyecto. Tambi n es habitual que algunas deestas primeras hincas se controlenelectr nicamente, mediante las denominadaspruebas de carga din mica con analizadorelectr nico de prueba de carga din mica de un piloteconsiste b sicamente en dejar caer una masaimportante desde una cierta altura sobre lacabeza del pilote, aprovechando para ello elmismo martillo que est realizando la hinca. Lacabeza del pilote se instrumenta medianteaceler metros y extens metros electr nicos,para captar la aceleraci n y la deformaci ngeneradas por la onda de impacto quedesciende por el pilote, realiz ndose despu sc lculos en ordenador con la informaci nobtenida.