DEFINICIÓN Y UTILIDAD
Los ensayos “in situ” tienen gran
importancia en ingeniería geotécnica para determinar las características
geotécnicas como resistencia, deformabilidad o permeabilidad de los suelos o
rocas donde vamos a construir o de los que queremos conocer su comportamiento.
Este tipo de ensayos se desarrolló después de los ensayos de laboratorio, a
partir de los años 50 del siglo XX y su éxito se debe principalmente:
-Su simplicidad
-La dificultad par obtener
muestras inalteradas en determinados suelos para ensayos de laboratorio
-Se ensaya el material en su
estado natural
-Un coste no muy alto y rápida
ejecución con resultados instantáneos.
Uno de estos ensayos “in situ” es
el ensayo presiómetrico (Pressuremeter Test PMT), un tipo de ensayos de
deformación en los que se ensaya el suelo desde su estado inicial en reposo
hasta el estado en rotura, definiendo de esta manera la relación
tensión-deformación del material.
Este ensayo se realiza en el
interior de un sondeo de diámetro convencional (46-80mm) y consiste en aplicar
escalonadamente una presión radial, mediante una sonda dilatable, midiendo el
desplazamiento que se induce en el terreno circundante.
El presiómetro fue inventado por
el ingeniero francés Louis Menard en 1954. En aquella época era alumno de la
Ecole Nationale des Ponts et Chaussées de París e investigó con la intención de
crear un ensayo de campo (“In situ”) relativamente fácil y poder medir la
presión de rotura y el módulo de deformación del suelo con el objetivo de poder
calcular la carga admisible y los asientos de la cimentación. En 1957 creó la
empresa para desarrollar la patente y en 1959 el ensayo ya tenía relevancia
internacional.
Para saber en qué consiste este
ensayo recurrimos a la descripción, que se hacía del pionero ensayo del
presiómetro de Menard, en la revista “Informes de la Construcción”, año 1960:
“El método seguido en este
procedimiento consiste en la introducción en el suelo de una sonda especial,
cuyas paredes se someten a un juego de presiones que permiten conocer las
reacciones que provoca el suelo sobre las paredes de esta sonda especial. El
aparato consta, esencialmente, en una sonda y un cilindro que controla las
variaciones de volumen. La sonda se ha subdividido en tres células de membranas
de caucho, cuya dilatación se realiza por medio de la inyección de agua a
presión controlada con un manómetro.
Estas células se han formado de
tal manera, que sólo permitan una expansión radial. La célula central regula
las observaciones, mientras que la inferior y superior tienen por objeto
eliminar todas aquellas causas que impedirían una repartición cilíndrica de las
deformaciones objeto de estudio y observación.
El cilindro que controla el
volumen es de cristal, graduado, y permite leer las variaciones de volumen
debidas a la dilatación de la célula central. La inyección de agua en las
células se verifica por medio de gas presión retenido en un depósito que se halla
en la parte superior del cilindro. Este gas, conducido por canalizaciones
especiales, actúa sobre las dos células que comprenden a la central.
Para la utilización del aparato
se empieza abriendo un taladro de unos 65 mm de diámetro, cuyo testigo se utiliza
para estudiar la constitución y características del suelo en estudio.
Luego se llena de agua la célula
y el cilindro que regula la presión, procediendo después a descender la célula
al lugar donde ha de estudiarse el terreno.
Cuando la sonda se halla en
posición se van aumentando las presiones progresivamente, dejando unos segundos
o minutos de tiempo a presión constante antes de aumentar nuevamente la
presión, que aumenta por saltos de 250 a 500g, según los casos”
Como resultado del ensayo se
obtiene una curva presión-deformación en la que se pueden distinguir tres
partes:
P a P0 adaptación de la sonda a
las paredes de la perforación
P0 a Pf , fase elástica lineal
que representa el comportamiento elástico del suelo , obteniéndose E o módulo
de deformación del suelo, que nos servirá para calcular asientos.
Pf a PL ,fase plástica hasta la
rotura del terreno. Con esta curva se puede calcular la presión de fluencia o
presión a la que el material deja de comportarse elásticamente, y la presión
límite, a la que el terreno se cizalla o rompe, por lo que nos sirve para
calcular la carga admisible en cimentaciones.
El PMT se puede usar en cualquier
tipo de terreno: arcillas, arenas, gravas,
rocas blandas y rocas.
Sus resultados se pueden usar
para determinar, principalmente: 1) Resistencia al corte del suelo, capacidad
portante de una cimentación y asientos de cimentaciones 2) curvas p-y en el
cálculo de esfuerzos horizontales en pilotes y para obtener la carga admisible
en pilotes y 3) rozamiento unitario límite por fuste en micropilotes y adherencia límite en
anclajes al terreno.
La desventaja del ensayo es que
requiere personal altamente cualificado y especializado, con experiencia en
este tipo de pruebas. Este ensayo “in situ”, al contrario que otros ensayos de
campo, es un ensayo algo lento y por lo tanto caro, con un rendimiento de 6 a 8
ensayos diarios, y además es delicado, ya que los aparatos se pueden dañar con
facilidad.
Es el principal ensayo de campo
utilizado en Francia, pero por desgracia poco utilizado en España, solamente
para obras de cierta importancia en obra civil, aunque he de decir que cada vez
lo veo más en estudios geotécnico para edificación.
La normativa que debemos seguir
es ISO 22476-4:2012 “Geotechnical
investigation and testing — Field testing — Part 4: Ménard pressuremeter test”
y ASTM D4719 – 00 “Standard Test Method for Prebored Pressuremeter Testing in
Soils”
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