DEFINICIÓN Y UTILIDAD

Los ensayos “in situ” tienen gran importancia en ingenieria 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.

Esquema del Ensayo Presiométrico. FHWA

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 P,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.
Curva tensión-deformación

 

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”

En otros artículos veremos los componentes o instrumentos del ensayo, su realización, tipología de ensayos, la interpretación de los ensayos y ejemplos prácticos para su utilización en cimentaciones especiales.

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Foto de portada: Ficha técnica presiómetro Menard, APAGEO.

 

Referencias:

Iglesias, C: “Mecánica del Suelo”. Editorial Síntesis

Gambin, M: “El éxito del ensayo presiométrico” 1995. Cuarto simposio Internacional sobre ensayos presiométricos

CSIC: “El Presiómetro Menard”.1960. Revista Informes de la Construcción

Briaud J.-L.: “Ménard Lecture: The pressuremeter test: Expanding its use”. 8 th  International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris 2013

FHWA: “Subsurface Investigations”, 2002