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1. Generalidades
Los ensayos dinmicos de carga suministran informacin sobre el
comportamiento de los pilotes hincados en condiciones de carga, y
tambin sobre la integridad estructural de los pilotes durante la
hinca o la rehinca. No pretenden sustituir a los ensayos estticos
de carga, pero permiten la realizacin rpida en obra de
comprobaciones de la eficacia del dispositivo de hinca que se est
utilizando y de la capacidad de carga de los pilotes
instalados.
La realizacin de ensayos dinmicos de carga en los pilotes
prefabricados hincados no exime de la realizacin de las dems fases
de un correcto proceso de proyecto y construccin de este sistema de
pilotaje, como son: un estudio geotcnico completo, un buen clculo y
dimensionado de los pilotes, un estudio previo del sistema de hinca
a aplicar, un proceso de hinca adecuado, y un control de ejecucin
exhaustivo.
La presente especificacin no pretende abarcar todos los posibles
casos que se puedan presentar en los ensayos dinmicos de pilotes,
ya que cada proyecto es diferente y los condicionantes del suelo
son muy variados, por lo que es responsabilidad de la direccin
tcnica de los trabajos el adaptarla a cada caso concreto.
2. Normativa de referencia
American Society For Testing and Materials. Test Method for High
Strain Dynamic Testing of Piles". ASTM D 4945- 00.
Direccin General de Carreteras del Ministerio de Fomento. PG3
art. 670 "Cimentaciones por pilotes hincados a percusin". Redaccin
dada en la O.C. 326/00.
Ministerio de la Vivienda. "Cdigo Tcnico de la Edificacin,
Documento Bsico SE-C Cimentaciones". Madrid, 2006.
Puertos del Estado. "Recomendaciones geotcnicas para Obras
Martimas y Portuarias". ROM 0.5-05. Asociacin Espaola de
Normalizacin y Certificacin. Realizacin de trabajos geotcnicos
especiales. Pilotes
de desplazamiento. UNE-EN 12699:2001.
3. Descripcin del mtodo
El ensayo dinmico consiste bsicamente en dejar caer una masa
importante desde una cierta altura -el martillo de hinca- sobre la
cabeza del pilote, instrumentando la misma, y efectuando despus
clculos por ordenador a partir de la respuesta obtenida del pilote.
Se utilizan para ello modelos matemticos que simulan el
comportamiento del pilote y su interaccin con el suelo utilizando
la ecuacin de la onda.
Se requiere la colocacin durante la hinca inicial de al menos
dos transductores de deformacin y dos acelermetros en el pilote,
cerca de la cabeza, o en una localizacin conveniente si los ensayos
son durante la rehinca. Los sensores se conectan por cable con el
analizador electrnico de hinca, situado a una distancia segura del
pilote, habitualmente no mayor que 25 m.
Los ensayos se realizarn segn la norma ASTM D 4945.
La Propiedad, la Administracin o el Contratista Principal
requerirn los servicios de un consultor independiente especializado
en ensayos dinmicos para la realizacin de los mismos.
La direccin de obra especificar el nmero 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 das, o en ambos casos. El tiempo
de espera para realizar los ensayos en rehinca ser definido por la
direccin de obra. Unos plazos orientativos pueden ser de 1 a 2 das
para pilotes hincados en arenas o apoyados en roca, y de 5 a 10 das
para pilotes hincados en suelos cohesivos o rocas blandas.
Los ensayos dinmicos tambin se realizarn durante la fase de
produccin sobre un nmero determinado de pilotes a seleccionar por
la direccin de obra. Los ensayos se realizarn 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
Especificacin Tcnica para ensayos dinmicos de carga de pilotes
prefabricados hincados
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ensayos dinmicos de pilotes hincados
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integridad estructural, as como para evaluar su capacidad de
carga. Tambin se realizarn cuando se modifiquen las condiciones de
la hinca, por cambios en el sistema de hinca, utilizacin de nuevos
martillos, o cualquier otra modificacin significativa. El muestreo
estndar puede estar entre el 5% y el 15% de los pilotes hincados,
aunque tambin se puede establecer un muestreo semanal o mensual,
dependiendo del tamao del proyecto y de la variabilidad del
subsuelo. En pequeos proyectos los ensayos durante la fase de
produccin pueden no ser necesarios. En todo caso, conviene tener
alguna previsin al respecto por si aparecen dificultades o
variaciones inesperadas. En proyectos grandes, con varios equipos
de hinca trabajando simultneamente, el ensayo de pilotes en fase de
produccin es una herramienta importante de control de calidad.
Si el objeto de los ensayos dinmicos 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,
despus de un cierto tiempo tras la finalizacin de la hinca. Si los
ensayos pretenden todos estos objetivos, entonces hay que realizar
ensayos durante la hinca y tambin durante la rehinca. Debe tenerse
en cuenta que la realizacin de ensayos en rehinca puede alterar
significativamente la secuencia de hinca que tenga prevista el
contratista de pilotes, por lo que debern programarse conjuntamente
con l, de manera que despus sea posible el acceso del martillo de
hinca a los pilotes a ensayar.
4. Equipo utilizado
El ensayo dinmico deber realizarse con un analizador dinmico 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., sern aportados por el
consultor especializado.
Para el anclaje de los sensores sobre los pilotes se necesita un
taladrador-percutor con batera propia, o con suministro de
electricidad por cable.
5. Personal
Los ensayos en obra sern realizados por tcnico titulado
especialista en geotecnia con al menos un (1) ao de experiencia en
ensayos dinmicos de pilotes.
La interpretacin de las grficas y la redaccin del informe
requieren mayor experiencia. Sern realizados por un ingeniero
superior especialista en geotecnia, con la menos tres (3) aos de
experiencia en ensayos dinmicos y de integridad de pilotes. Es
recomendable la pertenencia a alguna organizacin tcnica
internacional relacionada con el ensayo de pilotes, y estar
certificado por algn organismo que acredite su formacin y
experiencia.
6. Preparacin del ensayo
El contratista facilitar espacio libre para acceder a los
lugares previstos por el consultor especializado para anclar los
sensores al pilote, que generalmente estarn 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 facilitar,
incluso con su propio personal, el proceso de anclaje de los
sensores al pilote. La hinca se detendr cuando los sensores lleguen
a 30 cm o menos de un obstculo que pueda daarlos 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 debern ser trasladados e
instalados de igual manera en el nuevo tramo.
El contratista facilitar el martillo de hinca necesario para la
realizacin de los ensayos dinmicos, 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 someter a aprobacin de la direccin de
obra el sistema de hinca previsto. La direccin de obra es
responsable de realizar una estudio previo utilizando la ecuacin de
la onda, que servir 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 daen al pilote. Para dicho estudio previo se utilizar
programas de clculo tipo GRLWEAP, de la casa Pile Dynamics, Inc o
similar de reconocido prestigio. Los estudios previos utilizando
nicamente frmulas dinmicas tipo holandesa, Hiley o similares, solo
sern admisibles en proyectos pequeos, 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 ser facilitado al consultor
especializado que realice los ensayos dinmicos con una semana de
antelacin a la realizacin de los mismos. En particular se indicar
claramente cual es la capacidad de carga esperada del pilote y los
niveles de tensiones mximas admitidos durante la hinca.
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8. Correlacin con ensayos de carga estticos
A la vista de los resultados de los primeros ensayos dinmicos de
carga, de los registros de la hinca y de las condiciones del
subsuelo, la direccin de obra podr ordenar la realizacin de ensayos
de carga estticos en un nmero de pilotes a determinar, para
correlacionar con los resultados obtenidos en los ensayos de carga
dinmicos.
Los pilotes ensayados estticamente sern ensayados dinmicamente
no ms tarde de dos das despus del ensayo esttico.
9. Realizacin de ensayos dinmicos en rehinca
La rehinca se realizar con un martillo que lleve algunas horas
trabajando, con una serie de 10, 20 50 golpes o hasta conseguir una
hinca de 7,5 cm, lo que suceda antes. Si la penetracin del pilote
con una energa de impacto adecuada es menor que 6 mm, el nmero
mximo de golpes ser de 20.
No es aconsejable ensayar pilotes que sobresalgan ms de 1,5 m
del suelo, ya que en estos casos el impacto de la maza en cabeza,
que es difcil que est centrado, suele producir flexiones en el
pilote que se detectan en los sensores y reducen la calidad de los
datos para su anlisis posterior.
10. Informe de resultados
Al finalizar la jornada de ensayos dinmicos de carga, el
consultor especializado redactar una nota manual con la relacin de
los pilotes ensayados y los principales resultados obtenidos en
cada uno, incluyendo la energa transferida, la capacidad de carga
estimada por el mtodo Case y las tensiones mximas generadas.
Los datos obtenidos en los ensayos dinmicos en obra sern
analizados por el consultor especializado en gabinete utilizando el
programa de modelizacin matemtica CAPWAP, o similar de reconocido
prestigio que sea compatible con los datos tomados, presentndose en
el informe los siguientes resultados del ensayo:
Curvas de fuerza y velocidad obtenidas en el ensayo dinmico en
obra. Valores de rechazo o desplazamiento del pilote medidos en las
pruebas en obra. Curva de fuerza obtenida en la modelizacin
matemtica realizada y comparacin con las obtenidas en obra. Carga
movilizada total y desglosada en punta y fuste. Tensiones medias
por fuste y punta movilizadas durante la prueba. Tensiones mximas
originadas por el impacto del martillo durante la prueba. Curva
carga asiento del pilote en rgimen esttico obtenida por el
programa.
El anlisis de resultados mediante programa Capwap y el informe
final sern realizados por ingeniero superior especialista en
ensayos y pruebas de pilotes, que disponga de formacin especfica
para la utilizacin de este tipo de programas de ordenador.
11. Medicin y abono
Los ensayos se contratarn directamente a una empresa consultora
especializada, que acredite el cumplimiento de los requisitos
especificados anteriormente.
La medicin y abono se realizar en base a los siguientes
conceptos:
Tiempo de estancia de tcnico especialista en obra para la
realizacin de los ensayos dinmicos. Amortizacin y mantenimiento de
equipos electrnicos de toma de datos en obra. Gastos de
desplazamiento a obra y dietas. Evaluacin con programa Capwap en
gabinete e informe por ingeniero superior especialista.
No se incluir ningn tipo de gastos originados por la prestacin
del equipo de hinca necesario para los ensayos, ni otras ayudas
eventualmente necesarias en obra, que sern siempre a cargo del
contratista.
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