En general, la integridad de pilotes se refiere (ASTM D 5882) a ciertas características de cimientos y pilotes profundos como:
Dimensiones físicas de la pila (longitud o sección transversal);
Continuidad de la pila (presencia de huecos o grietas importantes); y
Consistencia del material de la pila.
Ciertas prácticas de construcción de pilotes pueden provocar defectos en los pozos perforados. Estos defectos pueden ser grandes huecos, hormigón de mala calidad, errores geométricos y lodos o agua subterránea atrapados. Estos defectos pueden afectar negativamente la capacidad de carga y las propiedades de distribución de carga. Los pilotes y los cimientos profundos transmiten las cargas de la estructura superior a un sustrato fuerte a través de la fricción y / o al colocarse sobre el lecho de roca. Esta transmisión de carga se realiza de forma eficaz cuando no existen problemas importantes de integridad en los pilotes de hormigón; Los defectos pueden resultar en asentamientos parciales a daños significativos o colapso de la estructura superior.
Métodos de construcción de pilotes
Antes de comenzar, repasemos brevemente los tres métodos principales de construcción de pilotes:
Método seco: en este procedimiento, el pozo se excava y se rellena directamente con concreto.
Método de revestimiento: en este procedimiento, se utiliza un revestimiento temporal para sostener el pozo, evitar derrumbes y evitar la intrusión de agua subterránea antes de colocar el concreto.
Desplazamiento directo de lechada: en este método, el fluido de perforación se usa para estabilizar el pozo durante la excavación. Luego, el líquido se desplaza colocando concreto debajo del líquido a través de una tubería tremie.
Existen diferentes métodos de perforación y diferentes tipos de líquido de perforación. Independientemente del procedimiento seleccionado por los ingenieros de diseño, es necesario asegurarse de que no se formen huecos o parches deficientes en la pila de hormigón. También se debe asegurarse de que las propiedades y características del hormigón fresco cumplan con los requisitos del método de perforación específico. Guide to Tremie Concrete for Deep Foundations (DFI, 2018) proporciona las especificaciones de los materiales de hormigón.
Problemas de integridad más comunes de los pilotes de hormigón
Las prácticas de construcción pueden afectar negativamente la integridad de los pozos perforados. Cada sitio de construcción es único, dependiendo del tipo de suelo y la condición del subsuelo, se adapta una práctica de construcción adecuada. Esto hace que la construcción de cada eje individual sea un proyecto único. Otra complicación es que los problemas de perforación y concertación ocurren dentro del pozo, lejos de los ojos curiosos del contratista o del inspector, lo que hace muy difícil verificar la calidad e integridad de los pozos perforados (Michael W. O’Neill, TRB, 1991 )
El proceso de control de calidad para este grupo de elementos se basa en gran medida en la medición indirecta de otros parámetros, es decir, la resistencia del pilote al hincado o perforación, u otras técnicas de prueba no destructiva (END). Los métodos NDT pueden arrojar luz sobre esta parte oculta de los pilotes de hormigón. (Más información: métodos NDT de pruebas de integridad de pilotes)
Los problemas de integridad se clasifican comúnmente en función del lugar del ciclo de construcción en el que se produce el defecto:
Defectos derivados de problemas generales de construcción,
Defectos derivados de problemas de perforación,
Defectos derivados de problemas de gestión de la carcasa,
Defectos que surjan de problemas de manejo de lodos, y
Los procedimientos de construcción incorrectos pueden provocar defectos en los ejes perforados. Los defectos que surgen de problemas generales de construcción se pueden clasificar en dos defectos comunes generales:
Problemas que surgen del procedimiento de caída libre Se permite el método de caída libre para entregar hormigón al fondo del pozo perforado si se selecciona la mezcla de hormigón adecuada. Sin embargo, sin tomar las medidas de precaución para desviar la corriente de hormigón del acero de refuerzo o de los lados de la excavación, puede producirse la segregación. Esto puede resultar en pequeños huecos en las cercanías de las barras de acero. El hormigón segregado suele ser menos denso y tiende a tener una velocidad de onda p más baja.
Perforación fuera de posición: En general, los contratistas de pozos perforados deben colocar los pozos de modo que el pozo perforado esté a 3 pulgadas (75 mm) de la posición del plano en la parte superior del pozo y el centro de la excavación sea vertical
dentro del 2 por ciento. Cuando el contratista ha perforado el eje fuera de la posición predefinida, resultará en una cobertura de hormigón inadecuada y una carga excéntrica del pilote.
Se debe seleccionar el método y el equipo de perforación adecuados para cada sitio de trabajo; de lo contrario, esto puede resultar en ciertos defectos como el desprendimiento del suelo durante el hormigonado.
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Problemas de integridad que surgen de la gestión de revestimientos
El manejo y manejo deficiente de la carcasa temporal es una fuente común de problemas de integridad de la pila. Ciertos problemas pueden surgir de una gestión incorrecta de la carcasa:
Uso de carcasa sucia y / o abollada: Esto puede aumentar las tensiones cortantes de la carcasa de hormigón (durante el levantamiento de la carcasa), lo que podría generar tensión en el hormigón debajo de la parte inferior de la carcasa y crear un “estrechamiento”. Esto reemplazará el concreto con tierra o agua subterránea, o incluso con huecos. En casos extremos, esto puede resultar en una discontinuidad total de la sección inferior.
Retraso en la extracción del revestimiento: el fraguado prematuro del hormigón dentro del revestimiento, o el retraso en la extracción del revestimiento (revestimiento dejado en el pozo) puede ser un problema importante en los pilotes de fricción, principalmente porque la resistencia del lado suelo-hormigón es considerablemente mayor que la resistencia del suelo-acero.
Problemas de integridad que surgen del manejo de lodos
La mala gestión de la lechada puede afectar la integridad y la calidad de los pilotes de hormigón.
Limpieza inadecuada de la base del eje
Retraso en la colocación de la jaula de acero y el tremie: este problema, junto con el mencionado anteriormente, puede resultar en la creación de una base de eje con forma de bala (huecos debajo); esto afectará la capacidad de carga de la base.
Principales defectos en ejes perforados de hormigón
1- Grandes vacíos
De manera similar a las grietas, los huecos pueden afectar la consistencia y calidad de los materiales de la pila. Los huecos pueden afectar la capacidad de carga de los pilotes de hormigón, ya que reducen la dimensión efectiva de la sección transversal. Las pruebas de integridad del pilote no brindan información útil sobre la porción del pilote que se ubica debajo de los huecos o grietas principales.
2- Inclusión del suelo
Según HON-FUNG CYRIL CHAN (1987) La inclusión de material extraño, terrones de suelo, lechada, etc. dentro del cuerpo del pilote puede afectar negativamente la integridad de los pilotes y los cimientos profundos. Esto podría suceder como resultado de un deslizamiento de la pared del pozo en el pozo, lo que potencialmente puede crear espacios en la longitud del pilote. La inclusión del suelo puede afectar la capacidad de carga del pilote. La evaluación de la inclusión del suelo a través de ondas acústicas puede ser bastante desafiante, ya que la impedancia acústica entre las dos regiones de hormigón endurecido y suelo puede no ser significativa. Se pueden utilizar métodos como la prueba de integridad de pilotes (eco sónico) para evaluar los problemas de integridad.
3- cuello
La formación de cuellos en pilotes de hormigón puede ocurrir durante el vaciado del eje del pilote en arcilla blanda. Este rápido cambio de sección transversal (como resultado del estrechamiento) puede ser una fuente de problemas de integridad. El estrechamiento puede afectar la capacidad de carga de los pilotes de hormigón. Según Zhaoyin Zhou, “El bajo rendimiento y la gran pérdida de agua del lodo provocan que la capa de plástico se hinche por el agua o forme una torta de lodo laxa y espesa; La distancia inadecuada entre las construcciones de pilotes vecinos, las tensiones en las capas de suelo no se han difundido, la arcilla blanda se arrastra en los nuevos agujeros o el tamaño de la barrena se desgasta excesivamente son las causas principales ”.
4- Abultamiento
El-Wakil y Kassim citan que el abultamiento se define como una especie de imperfección de la forma del pelo; el abultamiento aumenta la sección transversal del pilote en ciertas áreas a lo largo de la longitud del pilote. Si bien el abombamiento puede aumentar la capacidad de carga última del pilote, todavía se considera un defecto del pilote y debe investigarse. Las pruebas de integridad de pilotes pueden ayudar de manera eficaz a identificar protuberancias y estrechamientos en pilotes de hormigón.
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¿Cómo evaluar los problemas de integridad?
Según la ASTM D5882, la integridad del pilote se refiere a la evaluación cualitativa de las dimensiones físicas, la continuidad de un pilote y la consistencia del material del pilote. Se han desarrollado diferentes métodos de END para evaluar la integridad de pilotes y cimentaciones profundas:
Prueba de integridad de impacto de baja deformación (más información)
Registro sónico Crosshole
Prueba de integridad de alta deformación (analizador dinámico)
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