Ensayo de carga y reducción de costos: cómo medir el desempeño real reduce el costo de la fundación

Por qué el ensayo de carga reduce el costo de la fundación

La fundación suele representar una parte relevante del costo de la estructura, y casi siempre se dimensiona con base en una previsión, no en una medición. Los métodos semiempíricos de capacidad de carga, alimentados por sondeos SPT, conllevan una dispersión conocida, y esa dispersión se compensa con un margen. El margen cuesta concreto, acero, pilote y tiempo.

El ensayo de carga estático sustituye parte de ese margen por datos medidos. Al cargar un elemento real, ejecutado con el mismo proceso constructivo, en el mismo perfil geotécnico de la obra, el proyectista deja de estimar el comportamiento del conjunto suelo y pilote y pasa a conocerlo. La ganancia económica no proviene de reducir la seguridad, sino de reducir la incertidumbre.

El mecanismo normativo: factor de seguridad y ensayo de carga

La ABNT NBR 6122:2019, con la Enmienda 1:2022, es la norma de proyecto y ejecución de fundaciones. El método de ensayo de carga estático en fundación profunda se establece por la ABNT NBR 16903:2020, que sustituyó la antigua NBR 12131. Para cargamento dinámico, la referencia es la ABNT NBR 13208:2007. Mientras que la ABNT NBR 6489 trata el ensayo de carga directa sobre terreno de fundación, aplicable a fundación superficial y al ensayo de placa, y no a pilotes.

El punto central para la economía está en la forma en que la NBR 6122 trata el factor de seguridad global. Cuando la resistencia de la fundación se estima solo por métodos semiempíricos, el proyecto trabaja con un factor de seguridad global igual a 2,0. Cuando se realizan ensayos de carga en la cantidad, momento y condiciones previstos por la norma, con ensayos realizados en la fase inicial de la obra y llevados a un cargamento suficiente para caracterizar la resistencia, la norma admite la adopción de un factor de seguridad global menor, de 1,6.

La lectura correcta de este dispositivo es importante. La norma no autoriza a reducir el factor de seguridad por el simple hecho de existir un ensayo en la obra. La reducción depende del número de ensayos de carga en relación con el total de pilotes, del momento de ejecución y de la representatividad de los elementos ensayados frente al pilotaje. Esta evaluación es del proyectista de fundaciones.

Lo que la reducción de margen significa en el proyecto

Con un factor de seguridad global menor sobre la misma resistencia, la carga admisible por elemento crece. En la práctica de proyecto, esta ganancia se convierte de tres formas, aisladas o combinadas:

• Reducción del número de pilotes, manteniendo geometría y longitud.
• Reducción de la longitud de los pilotes, manteniendo cantidad y diámetro.
• Reducción del diámetro o cambio de tipo de elemento, con un reflejo directo en el consumo de concreto y acero y en los cabezales.

Existe también un efecto de segundo orden frecuentemente olvidado: menos pilotes significan menos cabezales, menos armadura de cabezal, menos excavación, menos movimiento de equipo y menos días de fundación en la ruta crítica de la obra.

Comparativo entre los dos enfoques

Criterio	Proyecto sin ensayo de carga	Proyecto con ensayo de carga
Base de la resistencia adoptada	Métodos semiempíricos a partir de SPT o CPT	Comportamiento medido en elemento real de la obra
Factor de seguridad global	2,0	Puede ser reducido a 1,6 en las condiciones de la NBR 6122
Tratamiento de la incertidumbre	Absorbida por margen de proyecto	Reducida por medición directa
Consumo de materiales	Dimensionado para la hipótesis conservadora	Dimensionado para el desempeño verificado
Riesgo de sorpresa ejecutiva	Detectado tardíamente, muchas veces en la estructura	Detectado en la fase de fundación, cuando la corrección es económica
Costo directo del control	Ninguno	Movilización, sistema de reacción y ensayo

Cuando la economía compensa el costo del ensayo

El ensayo de carga no es ventajoso en cualquier escenario. La cuenta cierra con holgura cuando existe escala o cuando existe incertidumbre relevante:

• Pilotajes grandes. El costo del ensayo es fijo, y la ganancia se multiplica por cientos o miles de elementos.
• Perfiles geotécnicos de comportamiento poco predecible, como suelos residuales heterogéneos, capas colapsibles o presencia de bolos.
• Procesos ejecutivos sensibles, como hélice continua y pilotes excavados bajo fluido estabilizador, en los que la previsión teórica captura mal el efecto de la ejecución.
• Obras con plazo crítico, en las que quitar días de la ruta crítica de la fundación vale más que el propio material economizado.

En obras pequeñas, con pocas decenas de pilotes y perfil bien conocido, la movilización puede superar la economía. En esos casos, el ensayo dinámico PDA suele ofrecer una mejor relación entre la información obtenida y el costo, y puede ser combinado con un ensayo estático de referencia.

El ensayo de carga ejecutado en la fase correcta

El error más caro que se comete con el ensayo de carga es ejecutarlo tarde. Un ensayo realizado cuando el pilotaje ya está concluido sirve para verificación, pero ya no sirve para optimizar nada: el material ya fue comprado e hincado.

El ensayo de carga de proyecto, ejecutado en el pilote de ensayo antes o al inicio de la ejecución de la fundación definitiva, es el que genera economía a escala. Calibra el método de previsión para aquel perfil y aquel proceso ejecutivo, y el resultado se propaga a todo el pilotaje. Es también la única configuración compatible con la adopción del factor de seguridad reducido en la fase de proyecto.

Lo que el ensayo entrega más allá de la economía

Reducir el costo es una consecuencia, no es el objetivo del control tecnológico. El ensayo de carga entrega la curva de carga y asentamiento real, permite evaluar el asentamiento bajo carga de servicio, separa la contribución del fuste y de la punta cuando el ensayo es instrumentado y revela problemas ejecutivos antes de que la estructura se eleve. Para ese nivel de detalle, vea el ensayo de carga estático instrumentado, que mide la transferencia de carga capa por capa.

Cómo Geoteste apoya la optimización de su proyecto

Geoteste ejecuta ensayos de carga estáticos conforme a la ABNT NBR 16903:2020, ensayos de cargamento dinámico conforme a la ABNT NBR 13208, ensayos bidireccionales, ensayos de placa y ensayos de integridad, siempre dentro de las exigencias de la ABNT NBR 6122. Actuamos desde la planificación del plan de ensayos hasta la interpretación de los resultados, proporcionando al proyectista el respaldo técnico necesario para revisar hipótesis con seguridad. Conozca el ensayo de carga estático o use nuestro dimensionador de ensayos para estimar el plan de su obra.

Referencias técnicas

• ABNT NBR 6122:2019, con la Enmienda 1:2022. Proyecto y ejecución de fundaciones. Río de Janeiro: ABNT.
• ABNT NBR 16903:2020. Suelo: ensayo de carga estático en fundación profunda. Río de Janeiro: ABNT.
• ABNT NBR 13208:2007. Pilotes: ensayo de cargamento dinámico. Río de Janeiro: ABNT.
• ABNT NBR 6489:2019. Suelo: ensayo de carga directa sobre terreno de fundación. Río de Janeiro: ABNT.