El éxito o fracaso de una fundación, así como la posibilidad de aparición de problemas, puede tener origen o incluso depender de una inmensa variedad de aspectos. El ensayo de carga es el único método para evaluar si una fundación cumple o no con las especificaciones previstas en el proyecto.
No se sabe con certeza cuándo se realizó el primer ensayo de carga, sin embargo, según Timosshenko (1953), probablemente el primer registro provenga de Galileo Galilei, quien realizó pruebas de carga sometiendo determinadas estructuras a ciertos tipos de cargas con el objetivo de estudiar las tensiones actuantes. Al observar estructuras y la resistencia de sus materiales, llegó a la conclusión de que la resistencia es proporcional al área de la sección transversal.
Antes de Galileo, el conocimiento se transmitía de constructor a constructor y las construcciones se dimensionaban de acuerdo con la intuición, los intentos, errores y aciertos del responsable de la construcción de la edificación. En las estructuras de fundación, la fundamentación teórica se dio paralelamente al uso del método empírico.
Es imposible, por lo tanto, hablar de la importancia de los ensayos de carga en fundaciones, sin mencionar cómo se realiza el dimensionamiento y diseño de estas estructuras. Además, es interesante trazar un paralelo histórico entre el desarrollo de los métodos semi-empíricos, que hoy se utilizan para el dimensionamiento y diseño de fundaciones y el uso de ensayos de carga para verificar la capacidad de una fundación.
Las buenas prácticas de la ingeniería civil se catalogan mediante la normatización. En el mundo, el proceso de normalización surgió paralelamente a la revolución industrial, con el primer registro de discusión en la segunda parte del siglo XIX. Como existía la idea de que el costo de la normalización sería alto y las normas quedarían desactualizadas rápidamente, el primer esfuerzo efectivo ocurrió solo a principios del siglo XX con el congreso de la International Electrotechnical Commission (IEC).
En Brasil, el proceso de normalización fue un poco tardío, ya que solo en la década de 1930 surgieron las primeras industrias en territorio nacional. La creación de la ABNT, Asociación Brasileña de Normas Técnicas solo ocurrió en 1937.
A partir del proceso de normalización surgieron diversos métodos semi-empíricos de predicción de capacidad de carga para el dimensionamiento de fundaciones profundas. Estos métodos de predicción de capacidad de carga son diversas formas de regresión lineal que comparan el número de golpes obtenido a través del SPT (Standard Penetration Test) con la carga obtenida a través de los ensayos de carga.
Los métodos de cálculo más utilizados son: Aoki-Veloso (1975), Décourt-Quaresma (1978, 1982, 1987), Pedro Paulo Velloso (1981), Urbano Alonso (1996), Antunes-Cabral (2000), Teixeira (1996), Lizzi (1982), Phillipphonnat (1986), Brasfond (2006), Fundesp (1977/87), entre otros. A partir de la prospección, estos métodos de dimensionamiento auxilian al proyectista a estimar el diámetro y la longitud del pilote ideal para atender las necesidades de capacidad de carga del sistema pilote-suelo.
Es innegable, por lo tanto, la importancia histórica de los ensayos de carga para el desarrollo de métodos de cálculo. Sin embargo, aún hoy la herramienta es de suma importancia para la ingeniería, ya que el suelo es por definición heterogéneo y, aún hoy, no existe un método de prospección totalmente representativo, donde todo el terreno sea completamente ensayado y se sepa exactamente la composición del suelo en todos los puntos de aplicación de carga de una fundación. La única forma de saber exactamente cuál es la carga soportada por una fundación es a través del ensayo de carga.
Dicho esto, existen las longitudes y cargas previstas en el proyecto denominadas teóricas y reales, justificado por Cintra (2013) debido a tres motivos: imperfecciones de los métodos de cálculo de capacidad de carga, que son aproximados, jamás exactos, variabilidad de las características del suelo y decisión del proyectista en la adopción de la longitud de los pilotes.
Por eso, cuando el proyectista opta por pilotes de longitud homogénea, la dispersión de la capacidad de carga crece debido a la heterogeneidad del suelo. Por otro lado, adoptando criterios de parada para pilotes, como la negativa para pilotes hincados, o la evaluación del torque, para pilotes excavados, la oscilación de la longitud de los pilotes será mayor.
Consciente de todos estos matices presentes en el diseño de fundaciones, la Norma ABNT NBR 6122/2019, Diseño y ejecución de fundaciones, reconoce que la ingeniería de fundaciones no es una ciencia exacta y que los riesgos son inherentes a toda y cualquier actividad que involucre fenómenos o materiales de la naturaleza. Aún según la NBR 6122/2019, que es considerada la “norma madre de fundaciones”, en el ítem 9.2: Desempeño de los elementos de fundación, se sugiere la realización de los ensayos de carga en el 1% de los pilotes del proyecto.
Además de la recomendación de ensayo en el 1% de los pilotes, la norma establece el ensayo de carga como una obligación en obras especiales como puentes y viaductos y en caso de que la tensión de los pilotes definida por el proyectista sea superior a la tensión máxima sugerida en la Tabla 6 del ítem 9.2.
Paralelamente a las sugerencias de la norma y al contrario de lo que muchos piensan, los ensayos de carga pueden incluso representar una economía para los proyectos, ya que pueden señalar incongruencias a tiempo para una corrección. En pilotes hincados, por ejemplo, los ensayos de carga, cuando se realizan al inicio o durante las obras, pueden representar tanto una economía de material y de metros lineales a través de la adecuación de un proyecto sobredimensionado como una economía de tiempo y energía a través del aumento de la longitud en un proyecto subdimensionado, aportando mucha más confianza a los proyectos.
