Prueba de carga estadística

La prueba de carga Statnamic es un tipo de prueba para evaluar la capacidad de carga de las cimentaciones profundas que es más rápida y menos costosa que la prueba de carga estática. La prueba Statnamic fue concebida en 1985, y las primeras pruebas de prototipos se llevaron a cabo en 1988 mediante la colaboración entre Berminghammer Foundation Equipment de Canadá y TNO Building Research de los Países Bajos. ^{[1] [2]} Se puede encontrar orientación sobre pruebas rápidas de pilotes de carga en: Métodos para pruebas de pulso de fuerza de compresión axial (rápida) de cimentaciones profundas. Prueba estándar Sanken D7383 - 08. ^[3]

Las pruebas Statnamic funcionan acelerando una masa hacia arriba que, a su vez, imparte una carga sobre el pilote de cimentación debajo del dispositivo Statnamic. La carga se aplica y se retira suavemente, lo que da como resultado una aplicación de carga de 100 a 200 milisegundos . Esto es de 30 a 40 veces la duración de la prueba de carga dinámica de pilotes. Como la duración de la carga es relativamente larga, los pilotes de menos de 40 m de longitud permanecen en compresión durante todo el tiempo, lo que da como resultado efectos de onda de tensión insignificantes y un análisis potencialmente más simple. Para el diseño de la cimentación, es necesario derivar la curva de asentamiento de carga estática equivalente a partir de los datos Statnamic. La forma más simple de análisis Statnamic utilizada para obtener la respuesta estática equivalente del pilote se conoce como el método del punto de descarga (UPM). El método de análisis UPM fue concebido para ser simple y basarse solo en resultados medidos. ^[2]

La prueba Statnamic aplica una fuerza a la cabeza del pilote durante una duración típica de 120 milisegundos mediante la ventilación controlada de gas a alta presión. El gas es el producto de la combustión de un combustible de combustión rápida dentro de un pistón (cámara de combustible) (Figura 1). En la parte superior del pistón hay orificios de ventilación que están sellados por el colgador de carga que retiene la masa de reacción. En algún punto, la presión dentro del pistón es de tal magnitud que fuerza el dispositivo de suspensión de carga hacia arriba con aceleraciones del orden de 196 m/s2 (20 g). Este proceso aplica una carga hacia abajo sobre el pilote de prueba.

Durante la secuencia de carga, la carga aplicada al pilote de prueba se controla mediante una celda de carga calibrada incorporada en la base del pistón de combustión. El asentamiento del pilote se mide utilizando una fuente de referencia láser remota que incide sobre una celda fotovoltaica incorporada en el pistón. La fuente de referencia láser debe colocarse al menos a 15 m del pilote de prueba para evitar la influencia de la perturbación de las ondas superficiales del suelo inducidas por la prueba (Brown & Hyde, 2006). La captura de datos se realiza utilizando un sistema de adquisición de datos conectado a una computadora portátil. Se recomienda que el muestreo se realice a frecuencias superiores a 1 kHz para permitir un procesamiento preciso de los datos.

La forma más común de equipos de prueba Statnamic tiene una capacidad de prueba de 3 a 4 MN. Estos dispositivos son autónomos y pueden transportarse utilizando un solo camión articulado. Mientras están en el sitio, requieren el uso de una grúa móvil con una capacidad típica de 70 toneladas, con movilización en menos de 2 horas. Además de estas capacidades típicas, se han producido dispositivos que pueden aplicar cargas máximas que van desde 0,3 a 60 MN. Para lograr cargas mayores, los componentes principales del dispositivo, incluido el pistón, el soporte de peso del silenciador y la masa de reacción, deben aumentarse en tamaño.

Los paquetes de peso Statnamic suelen consistir en anillos de acero u hormigón colocados sobre el silenciador Statnamic. Como el dispositivo no depende de la gravedad para aplicar cargas como en las pruebas estáticas o de caída de peso, se puede utilizar verticalmente, horizontalmente e inclinado para probar pilotes rastrillados. La capacidad de realizar pruebas horizontales ha llevado a que el método se utilice para pruebas de carga lateral de pilotes y simulación de impactos de barcos en cuerpos de amarre. ^[1] Para mejorar la flexibilidad del dispositivo y minimizar los costos de transporte para trabajos en alta mar, también se ha probado un dispositivo que puede aplicar hasta 14 MN utilizando agua como masa de reacción. Esto se logra en pruebas de pilotes sobre el agua conectando el dispositivo Statnamic a un recipiente lleno de agua debajo de la superficie del cuerpo de agua, ^[1] eliminando así la necesidad de pesos de reacción pesados.

La única diferencia significativa entre los dispositivos de prueba más pequeños y más grandes es el método de captura de la masa de reacción. El método de captura para pruebas más grandes utiliza grava. Esto se logra colocando el dispositivo Statnamic en la pila de prueba y bajando la masa de reacción sobre su percha. Luego se coloca un recipiente grande alrededor del conjunto y se llena con grava. A medida que los pesos Statnamic se mueven hacia arriba, la grava se mueve para llenar el vacío que queda y sostener los pesos una vez que el movimiento ha cesado. Debido al tiempo requerido para colocar y retirar la grava después de la prueba, este método se reserva para pruebas superiores a 16 MN. Las plataformas más pequeñas utilizan un mecanismo de captura hidráulico que permite atrapar la masa dentro del marco del dispositivo. Esto permite probar hasta diez pilotes individuales en un día o varios ciclos en un solo pilote a intervalos de 15 minutos. Middendorp (2000) ofrece una descripción más detallada del mecanismo de captura hidráulico. ^[1] El desarrollo más reciente es el montaje de un dispositivo Statnamic de 1 MN en una excavadora de cadenas de 360° que permite un despliegue rápido (1 hora) y una mayor producción.

• Prueba de carga dinámica

• Brown MJ y Powell, JJM (2013) Comparación de técnicas de análisis de pruebas de carga rápida en suelos arcillosos. ASCE Journal of Geotechnical & Geoenvironmental Engineering. Vol 139, No. 1, págs. 152–161.
• Hoelscher, HÖLSCHER, P. BRASSINGA, H., BROWN, MJ MIDDENDORP, P. & PROFITTLICH, M. & van TOL, FA (2011) Pautas de interpretación de pruebas de carga rápida sobre pilotes. CRC Press/Balkema, Leiden, Países Bajos.
• Brown, MJ, Hyde, AFL y Anderson, WF (2006) Análisis de una prueba de carga rápida en un pilote perforado instrumentado en arcilla. Geotechnique. Vol. 56, No. 9. pp. 627-638.
• Brown, MJ y Hyde, AFL (2006) Algunas observaciones de ensayos de pilotes Statnamic. Proc. Inst. of Civil Engineers: Geotechnical Engineering Journal, vol. 159, GE4, págs. 269-273.
• Brown, DA (1994) Evaluación de la capacidad estática de cimentaciones profundas a partir de pruebas Statnamic. Geotech. Testing J., ASTM, 17(4), 403-414.