El ensayo de carga estática (ECE) busca reproducir la aplicación de la carga real de una construcción antes de que la misma sea finalizada, permitiendo la evaluación de la seguridad que la fundación presentará en relación con su carga propuesta.
El ensayo de carga estática consiste en la aplicación de cargas conocidas sobre una pilote de prueba, esperando hasta la estabilización de los asentamientos. Se realizan incrementos de carga (también conocidos como etapas de carga) y, simultáneamente, los respectivos registros de los asentamientos recolectados en el pilote, que pueden ser de origen de acortamiento del fuste o de asentamiento de la punta del pilote. Los cargamentos son hasta la carga máxima programada o hasta la falla del sistema y, posteriormente se procede a la descarga planificada. Si hay un asentamiento que califique una falla aparente, el cargamento podrá ser interrumpido y finalizado el ensayo.
“En este tipo de ensayo, el elemento de fundación es solicitado con cargas de magnitud real, aplicadas generalmente por un cilindro hidráulico que reacciona contra un sistema constituido por vigas metálicas y pilotes y/o anclajes de reacción.”
Información y datos
El análisis de los datos obtenidos en campo aporta información importante, tales como:
Curva carga x desplazamiento,
- Capacidad de carga de los pilotes,
- Asentamiento asociado a la carga aplicada,
- Coeficiente de seguridad de los pilotes de fundación.
Es importante que el montaje de esta estructura asegure la aplicación de la carga en la dirección y sentido deseados. El tiempo de ensayo varía principalmente debido al criterio del diseñador conforme a la norma, pudiendo ser lento, mixto o rápido.
Cabezal de fundación
Antes del inicio del ensayo ECE (Ensayo de Carga Estática), el cliente ejecuta un cabezal de fundación, que es una estructura de concreto diseñada para soportar y distribuir uniformemente las cargas durante el ensayo. Este cabezal sirve como una base estable y sólida para garantizar que las fuerzas aplicadas no sean alteradas o desviadas, proporcionando resultados precisos y confiables en la prueba.
Además, el cabezal de fundación debe ser construido de acuerdo con especificaciones técnicas rigurosas, garantizando su integridad estructural y la capacidad de soportar las cargas proyectadas.
Sensores de medición
Durante el ensayo de carga, se monitorea la medición del desplazamiento del pilote a lo largo del tiempo debido al incremento de carga aplicada en las diferentes etapas.
Actualmente se utilizan dos tipos de sensores para el monitoreo:
Células de carga: mide la carga ejercida por el gato hidráulico que se instala entre el gato hidráulico y el pilote. Se puede usar una o más células, dependiendo de la carga máxima deseada.
Comparadores de cuadrante: mide el desplazamiento durante la aplicación de la carga. Están posicionados simétricamente en cuatro puntos en la parte superior del cabezal de fundación.
Estos sensores han sustituido al manómetro debido a la precisión de los equipos, así como a la posibilidad de visualización en tiempo real y al almacenamiento de los datos de medición, cuando se utilizan en conjunto con un sistema de medición.
Sistema de reacción utilizando helicoides recuperables
El sistema de reacción utilizado por GEOTESTE para la ejecución del ensayo de carga estática emplea helicoides de acero, que actúan como elementos de resistencia a los esfuerzos de tracción. Este sistema está compuesto por helicoides hincados en el suelo, que funcionan como anclajes recuperables. Los helicoides están conectados a anclajes especialmente diseñados para soportar las tensiones generadas por la aplicación de carga, realizada a través de un gato hidráulico en los perfiles metálicos, conforme se muestra en las fotos anteriores.
Los helicoides de acero se instalan en el suelo en una configuración que garantiza estabilidad y capacidad de soportar las cargas impuestas durante el ensayo. Su función principal es proporcionar una reacción eficaz contra las fuerzas de tracción generadas, manteniendo el sistema equilibrado y garantizando la precisión de los resultados del ensayo. Por ser recuperables, los helicoides pueden ser removidos y reutilizados en otros ensayos o proyectos, proporcionando eficiencia y economía en el proceso de prueba.
Este sistema de reacción está diseñado para asegurar que las fuerzas aplicadas durante la prueba sean adecuadamente distribuidas y que la estructura de prueba permanezca estable, permitiendo una evaluación precisa de las propiedades de carga y resistencia.
La utilización de helicoides recuperables en el sistema de reacción para el Ensayo de Carga Estática (ECE) genera una significativa economía en comparación con el método tradicional, que exige pilotes de fundación permanentes. Este sistema ofrece ventajas económicas sustanciales de varias maneras:
- Reducción de Costo de Materiales: Los helicoides recuperables son más económicos en términos de materiales en comparación con los pilotes de fundación tradicionales. En lugar de utilizar grandes volúmenes de concreto y acero para pilotes permanentes, y muchas veces perdidos, los helicoides se fabrican con menos material y pueden ser reutilizados en diferentes proyectos, promoviendo para el cliente una economía y ganancia de tiempo en la ejecución de las reacciones.
- Economía en Mano de Obra: La instalación de helicoides es generalmente más rápida y menos compleja que la ejecución de pilotes de fundación. Esto reduce el tiempo necesario para completar la instalación, disminuyendo los costos asociados a la mano de obra y al tiempo de trabajo.
- Eliminación de Residuos: Como los helicoides son recuperables, no hay necesidad de demoler el concreto o cortar barras de acero de los pilotes permanentes después de la prueba. Esto evita los costos y el impacto ambiental asociados a la remoción y al descarte de materiales, contribuyendo a un proceso más sostenible y económico.
Conclusión sobre el ensayo de carga estática con helicoides
El Ensayo de Carga Estática (ECE) es el método más tradicional para la evaluación de la seguridad y capacidad de carga de las fundaciones antes de la finalización de la construcción. A través de la aplicación de cargas conocidas y de la medición de los asentamientos en el pilote de prueba, es posible garantizar que la fundación responderá adecuadamente a las cargas proyectadas. La ejecución precisa y conforme a las normas, como la NBR 16.903/2020, aseguran la integridad y la confiabilidad de los resultados obtenidos.
Por lo tanto, el sistema de reacción basado en helicoides de acero representa una innovación significativa en la metodología de ensayos de carga estática. Proporcionando ventajas económicas considerables en comparación con métodos tradicionales, además de ofrecer una solución sostenible y reutilizable, es decir, este método alinea eficiencia económica y preocupación ambiental.
