Ensayo de liberación de tensiones
Para medir las tensiones existentes en un revestimiento de un túnel o en el terreno se pueden hacer ensayos de liberación de tensiones. También se puede estimar la deformabilidad de la roca.
Para realizar el informe, en primer lugar ser colocan, como mínimo, un par de puntos de estudio para poder conocer los movimientos de la fisura. Para ello se debería realizar una fisura en el revestimiento o en la roca.
A continuación se ejecutaría la fisura mediante una sierra o mediante perforación de taladros.
Posteriormente se dejaría que transcurriera cierto tiempo (por ejemplo 24h-36 h). Durante este tiempo se mediría la variación en la apertura de la fisura creada (si está en compresión se cerraría al liberarse las tensiones). Con la medida de los movimientos y conociendo las constantes elásticas de la roca, teóricamente, se puede estimar las tensiones preexistentes. Aunque este cálculo es complejo y se suele tomar como una indicación complementaria (en realidad las tensiones que se miden sólo son las existentes después de la perforación de la ranura).
A continuación se introduce en la fisura practicada un gato y se aplica la presión necesaria hasta que la fisura tenga las mismas dimensiones que inmediatamente después de haberla practicado (se suele emplear un gato plano). Y se estima que la presión necesaria para eliminar la deformación es la presión que existía inicialmente. Evidentemente, el material puede seguir un ciclo de histéresis que haga que las tensiones aplicadas por el gato sean mayores que las preexistentes para llegar a un mismo estado de deformación. El método está especialmente indicado para medir tensiones paralelas a la superficie de una roca y en las proximidades de dicha superficie.
Durante el ensayo además de medir las tensiones es posible medir las deformaciones y, a partir de ese valor, la deformabilidad del macizo rocoso.
A partir del valor de la presión aplicada en el gato para recuperar la deformación producida al realizar el corte es posible determinar la tensión en el terreno/estructura ensayada mediante la siguiente expresión:
σ = p Ka Ke
P: presión comunicada al gato plano
Ke: constante adimensional propia de cada gato plano y del módulo de deformación del material ensayado (la roca o el hormigón del revestimiento). En caso de no disponer de un valor específico de la combinación gato/material se puede tomar un valor igual a la unidad.
Ka: relación entre el área de contacto del gato plano y el área media del corte realizado en la estructura (siempre será inferior a la unidad)
Asiento de un pilote aislado
En muchas ocasiones se suele descir que el asiento del pilote en serivicio es del orden de la centésima parte del diámetro. A continuación vamos a explicar el fndamento de dicha afirmación.
El asiento de un pilote puede estimarse con la siguiente expresión:
s = Np/( 40 Qh) D + L Np / AE
siendo:
Np carga actuante en el pilote
Qh carga de hundimiento
D diámetro del pilote
A área del pilote
E módulo de deformación del hormigón del pilote
L longitud del pilote (en pilotes trabajando por punta, como es el presente caso).
El segundo sumando corresponde al acortamiento elástico del pilote. Considerando una tensión (Np/A) del orden de 35 kp/cm2 y un módulo de deformación de 175.000 kp/cm2, resulta un acortamiento elástico del pilote de:
Selast ≅ 2 X 10-4 · L ≅ 0,2 mm/m · L
Considerando una longitud total de pilote del orden de 10 m, resultaría un valor de Selast ≅ 2 mm.
El primer término corresponde a la deformación del terreno. Teniendo en cuenta que se ha adoptado como criterio Qh/Np > 3, se obtendría:
Sterr = D/120
Teniendo en cuenta, el conjunto de los dos sumandos se llega a las fórmulas simplificadas de uso habitual:
S = D/ 30 F (F = coef. de seguridad = 3)
ó
S =D/100
Esto significa que el orden de magnitud del posible asiento de un pilote de 0,65 m de diámetro es de 6-7 mm.
Por este motivo es muy poco habitual extenderse en consideraciones sobre los asientos cuando se recomiendan pilotes y para ellos se establecen márgenes de seguridad razonables.
Relleno estructural
Antes de comenzar a colocar el relleno estructural será necesario retirar la posible capa de tierra vegetal así como la zona de alteración (un mínimo de 50 cm debe ser siempre retirado).
Para incrementar la eficacia de la compactación será necesario limitar el espesor de tongada una vez compactada. No debería superar los 25 cm. Para ello, evidentemente, se deberá limitar el tamaño máximo de las partículas. El criterio podría ser evitar colocar tamaños superiores a los 8 cm.
La compactación exigida a cada tongada sería tal que la densidad fuera del orden del 97-98% la máxima en el Proctor Modificado (PM). Para realizar el control se debería realizar ensayos Proctor. Además del Proctor se debería conocer su granulometría. Para que el control sea adecuado, es importante comprobar que el Proctor tomado como referencia coincide con el tipo de material que se está empleando en obra. Para ello se podría realizar un ensayo granulométrico diario del material colocado. En muchas ocasiones se considera que el material no está bien compactado cuando en realidad el problema es que el valor de referencia es erróneo.
Además, de establecer como procedimiento de control la densidad, sería bueno establecer un procedimiento de compactación (tipo de compactador, numero de pasadas…) ya que es más sencillo de aplicar en obra.
Para mejorar el comportamiento futuro del relleno sería bueno colocar el material ligeramente del lado húmedo (entre la humedad óptima y la humedad óptima+2%). Este pequeño exceso de humedad facilitaría la puesta en obra (se evitaría arrollarlo durante el paso del rodillo) y reduciría los asientos diferidos. Al tratarse de un material granular este exceso de presión no se convertiría en un exceso de presiones en el material.
Para reducir los asientos postconstructivos se podría colocar una pequeña precarga sobre el relleno (por ejemplo de 1 m de altura). También se podría proceder a regar el relleno una vez construido para disminuir los posibles asientos por humectación futuros. En todo caso, siempre sería bueno que se dejará transcurrir el máximo tiempo posible entre la finalización del relleno y la colocación de la estructura.
Si en algún caso la estructura estuviera próxima al borde del relleno sería recomendable realizar el mismo con un sobreancho de al menos 1 m para así asegurar una adecuada compactación del material. Este sobreancho, evidentemente, debería ser posteriormente retirado.
En todo caso, siempre que se pueda se debería realizar un relleno de prueba para confirmar que los criterios adoptados son correctos.
