SVS adjudica a Soningeo las actuaciones de campo y el estudio geotécnico para la construcción de viviendas en El Alisal

La Sociedad de Vivienda y Suelos de Santander (SVS) ha adjudicado a Soningeo la realización del servicio de actuaciones de campo y laboratorio para el estudio geotécnico de unas parcelas para la construcción de seis edificios de viviendas, con un total de 300 inmuebles de protección oficial, en la zona conocida como la ampliación del Cierro de El Alisal.

Las obras a desarrollar consisten en la realización de una serie de trabajos de campos con el propósito de determinar la naturaleza y las características geotécnicas de los materiales que conforman el subsuelo de la zona de estudio y poder determinar, en consecuencia, las recomendaciones de cimentación.

La campaña esta compuesta por la perforación de 12 sondeos mecánicos con extracción de testigo continuo, con la realización de toma de muestras, ensayos SPT y ensayos presiométricos tipo OYO realizados con nuestro equipo propio, todos ellos equipados con tubería piezometrica Casagrande, junto a la ejecución de 34 ensayos de penetración dinámica tipo DPSH, que alcanzaron diversas profundidades.

Como novedad,  os contamos en que consiste el ensayo presio-dilatométrico oyo (ELASTOMETER HQ SONDE 4180) Norma ASTM D 4719 – 07:

El objetivo básico del ensayo presiométrico es obtener una respuesta esfuerzo-deformación del terreno «in situ», de manera que se pueda calcular el módulo de deformación presiométrico del terreno.

El ensayo presiométrico permite disminuir notablemente el efecto escala que se produce, respecto a los ensayos de laboratorio convencionales, en función principalmente, del grado de fracturación del terreno, inhomogeneidades, etc…

En determinadas condiciones, en las que no se requiera sobrepasar una determinada presión, ni una deformación límite para la camisa elástica del presiómetro, se puede alcanzar la presión de fluencia y un tramo de la curva carga-deformación, correspondiente al comportamiento plástico del terreno.

Si es posible alcanzar durante el ensayo estos valores, se pueden estimar las siguientes características geotécnicas del terreno: cohesión, ángulo de rozamiento interno, y ángulo de dilatancia; en función de los datos disponibles.

Fundamentos del ensayo:

El ensayo que realiza SONINGEO, es del tipo PBP (pre-bored pressuremeter), en la que la sonda se introduce en un sondeo realizado previamente, ejecutado con el mayor cuidado de alterar lo menos posible las características naturales del suelo.

Este ensayo se realiza conforme a la norma ASTM D 4719 – 07, con lectura de las deformaciones por desplazamiento.

El ensayo presiométrico es un ensayo de carga estática del terreno que se realiza «in situ». Básicamente, consiste en la expansión radial de una camisa cilíndrica de caucho que se encuentra dentro de un sondeo.

 

 

 

 

 

 

 

Equipo presiométrico OYO

 

Se realiza aplicando presiones crecientes, con una velocidad de carga acorde al tipo de terreno a ensayar.

Como resultado de un ensayo presiométrico, se puede obtener, en el caso más favorable, una gráfica como la que se muestra en la Figura nº 2.

En ella se pueden distinguir las etapas siguientes de deformación:

– Adaptación de la camisa al sondeo.

– Deformación elástica.

– Deformación plástica.

– Rotura del terreno.

En términos de presiones se distingue:

– Po: Presión a la que la camisa se adapta totalmente a la pared del sondeo ó presión horizontal inicial Pho. Es la presión que ha de ejercerse para establecer el contacto membrana-terreno y deformarlo hasta su posición original, antes de realizar el sondeo. En los presiómetros convencionales esa presión corresponde al quiebro de la curva presión-deformación (punto de máxima curvatura)

– PF: Presión a la que el terreno deja de comportarse elásticamente. Se llama presión de fluencia. Es la presión donde acaba un tramo recto que suele aparecer en estos diagramas. A partir de ella, las deformaciones son claramente no lineales. SONINGEO determina esta presión mediante una secuencia de adquisición de lecturas de deformación: instantánea, 15s, 30s y 60s de forma que se obtiene la curva de fluencia o creep.

– PL: Presión a la que el terreno se cizalla y no admite ningún incremento de presión. Se llama presión límite.

Estos datos pueden utilizarse para el proyecto de cimentaciones superficiales y profundas.

 

 

 

 

Curva típica de un ensayo presiométrico

 

 

En términos de desplazamientos se tienen los siguientes parámetros homólogos:

– D0: Incremento de diámetro para el cual la camisa de caucho está totalmente en contacto con el terreno.

– DF: Incremento de diámetro correspondiente al inicio de la plastificación del terreno.

– DL: Incremento de diámetro correspondiente al cizallamiento del terreno.

Para que se pueda obtener una curva presiométrica completa es preciso que se cumplan dos condiciones:

– Que el sistema de presión sea capaz de cizallar el terreno.

– Que la camisa de caucho soporte el incremento de diámetro sin llegar a romperse.

La mayor parte de los equipos comerciales trabajan con presiones de hasta 20 MPa lo cual limita notablemente la posibilidad de llegar a la presión límite que, normalmente, debe ser extrapolada después del ensayo.

En la práctica, resulta mucho más restrictiva que la limitación por presión, la capacidad de la camisa de caucho para admitir incrementos de su diámetro. Para minimizar esta restricción es muy importante que Do sea lo menor posible, lo cual exige que el sondeo se realice con gran cuidado y precisión.

La calibración de las camisas, antes de su utilización, permite plastificarlas y que posean siempre el mismo comportamiento así como conocer qué parte de la presión que se aplica es necesaria para deformar la membrana y ese valor se debe restar a la presión aplicada para obtener la presión corregida que es la que debe utilizarse en el gráfico de resultados.

Equipo utilizado

El equipo utilizado por Soningeo para hacer ensayos presiométricos es el ELASTMETER HQ SONDE 4180, fabricado por OYO CORPORATION, Japón.

El equipo consta de los siguientes componentes:

– Sonda elastométrica con camisa de dilatación

– Transductor de presión.

– Transductor diferencial de desplazamiento.

– Electrónica de acondicionamiento

– Conductos de presión y señal de medida con conectores de doble estanqueidad.

El cuerpo del presiómetro está constituido por un eje de acero en el que se rosca una camisa de dilatación intercambiable tipo Nx o Bx en función de su diámetro.

El eje de acero lleva incorporado un transductor para medir el diámetro interno de la camisa elástica y otro para medir la presión comunicada al interior de la camisa ubicado en la zona central de la sonda.

Las lecturas se toman electrónicamente en superficie con un registrador digital conectado a PC portátil con software específico para la captura de datos en secuencias determinadas con lo que se aumenta la precisión y por tanto la calidad del ensayo con respecto a los métodos manuales.

Componentes de la sonda presiométrica

 

 

Registrador digital conectado a PC portátil con software específico para la captura de datos en secuencias

 

Fotografías de los equipos.

 

Su conexión al exterior se realiza mediante un tubo de neopreno y nylon, de 8 mm de diámetro, que conduce el fluido, a una presión máxima de 20 MPa; y por un cable armado, de transmisión de señales eléctricas, que puede soportar una fuerza axial máxima de 150 Kp.

SONINGEO dispone de una gama de camisas de dilatación directamente intercambiables que cubren todos los rangos desde suelos muy blandos a muy duros y rocas para diferentes diámetros de sondeos, fabricadas en caucho natural, nitrilo y acrilonitrilo, para presiones de 0-50 kg/cm2 y 0-200 kg/cm2. La longitud del elemento de dilatación es de 520 mm.

Tipo NX para sondeos de 76 mm de diámetro

Tipo BX para sondeos de66 mm de diámetro

Con estos tipos de camisas se puede adaptar muy bien la rigidez del presiómetro con las características del terreno a ensayar; por lo que actualmente es posible realizar con precisión ensayos presiométricos en terrenos en los que el módulo de elasticidad esté comprendido entre 10 y 8.000 MPa.

Como sistema de presión se emplea una bombona de nitrógeno técnico de máxima pureza en los ensayos de campo con manoreductor de 200 bares y una bomba de agua en la calibración de los equipos, que permite alcanzar presiones de hasta 20 MPa. El sistema de lectura se alimenta con una batería de 12 V.

Soningeo dispone de una batería de cinco tubos de calibración de las camisas con diámetros de 75mm, 80 mm, 85 mm, 90 mm y 114 mm.

Tubos de calibración

 

 

 

 

Interpretación del ensayo:

El objetivo del ensayo presiométrico es obtener una curva que relacione la presión aplicada al suelo ó roca y su deformación. La curva presiométrica se utiliza para la interpretación de sus propiedades geotécnicas.

En la figura nº 2 se presenta una curva presiométrica típica de un presiómetro tipo PBP. El tramo O-A corresponde a la expansión de la membrana hasta que entra en contacto con las paredes del sondeo. El tramo A-B corresponde a la expansión de la membrana en la zona alterada del sondeo. La tercera parte de la curva, el tramo lineal B-C, representa el comportamiento elástico del suelo. A partir de del punto C, también conocido como presión de fluencia PF, comienza la fase plática del ensayo. Esta fase está limitada teóricamente por una asíntota paralela al eje de las deformaciones (deformación infinita).

Como se ha indicado, SONINGEO realiza una secuencia de adquisición de lecturas de deformación: instantánea, 15s, 30s y 60s después de haber sido aplicado el incremento de carga, de forma que se obtiene la curva de fluencia o creep, lo que identifica con precisión los valores de Po y PF.

Estas curvas son brutas y deben ser corregidas en base a la calibración de la camisa correspondiente.

Las condiciones del terreno en el ensayo presiométrico tipo PBP pueden asimilarse a las de una cavidad cilíndrica de radio r sometida a una presión radial p, a partir de la teoría elastoplástica de la expansión de una cavidad cilíndrica en un medio indefinido, asumiendo que el medio es isótropo y homogéneo. Se suponen las siguientes hipótesis:

La cavidad es infinitamente larga (la longitud es mucho mayor que el radio) y los desplazamientos se producen en la dirección radial.

El material circundante a la perforación está sometido a deformación plana. No existe deformación en la dirección paralela al eje de la cavidad.

Las tensiones radial (r), circunferencial () y axial (v) son las tensiones in situ principales.

 

Expansión de una cavidad cilíndrica. Tensiones de un elemento de material

 

 

Expansión de una cavidad cilíndrica. Deformaciones de un elemento de material

 

 

 

 

 

Siendo la longitud mucho mayor que el radio, se asume que la deformación de la sonda presiométrica es la de un cilindro infinito en condiciones de simetría axial.

Al dar comienzo el ensayo, el radio de la cavidad, ligeramente superior al de la sonda en los presiómetro PBP, es ro y la presión de Po ,igual al esfuerzo horizontal ho. Al incrementar la presión de Po a P o Pi, la cavidad se expande radialmente hasta a. En las figuras nº 4 y 5 se ilustra la geometría del problema.

La deformación de la cavidad c (también conocida como deformación simple) se define como:

A partir de la fase elástica de la curva presiométrica se obtiene, entre otros, el módulo de corte y el módulo de deformación presiométrico del terreno.

La expansión de la cavidad es un proceso de corte y no de compresión del suelo que rodea la sonda del presiómetro. La pendiente de la curva tensión-expansión permite determinar el módulo de corte G,

Para un medio elástico e isótropo, el módulo de deformación presiómetrico Ep se deriva de G asumiendo un valor del coeficiente de Poisson 

El final de la fase elástica del ensayo marca el comienzo de la fase plástica. La presión para la cual ocurre este cambio se denomina Presión de fluencia.

La presión límite PL no es una propiedad fundamental del suelo pero se utiliza para determinar otros parámetros y para comparar resultados de diferentes ensayos. Se define como la máxima presión a partir de la cual la cavidad continua expandiéndose indefinidamente.

No es posible obtener PL durante el ensayo ya que en la práctica se traduciría en la rotura de la sonda. El valor de PL se puede estimar extrapolando la curva del ensayo al infinito. La presión límite es la asíntota paralela al eje de las deformaciones (deformación infinita) de la curva presiométrica.

La principal dificultad que se plantea en los ensayos presiométricos es que, en la mayor parte de los presiómetros, durante el ensayo no se mide directamente el radio del sondeo en el que se hace el ensayo, sino el radio interno de la camisa presiométrica.

De esta forma la rigidez que se mide no es la del terreno sino la del sistema formado por la camisa del presiómetro y el terreno.

Para calcular la rigidez del sistema camisa-terreno es preciso conocer las propiedades elásticas de la camisa de caucho y disponer de las formulaciones que relacionan la distribución de presiones y desplazamientos del sistema durante la realización del ensayo.

Con este fin Soningeo realizan las siguientes calibraciones:

Calibración en vacío o libre: Permite determinar la presión consumida para hinchar la camisa. Soningeo realiza esta calibración con un tubo especial que evita que el eje de la zona central de la camisa se desplace lateralmente provocando lecturas erróneas.

Calibración en tubos de alta presión: Permite conocer la compresión sufrida por la camisa al someterla a altas presiones y el cambio de volumen en tubos de distintos diámetros.

Autor: Óscar Gil Gibaja, responsable del Dpto de Geotecnia de Soningeo.