Presiómetro Menard: Cálculo de la carga admisible


¿Que es y para qué sirve?

Gráfico esfuerzo-deformación obtenido de un ensayo presiómetrico.

Fig. 1: Gráfico esfuerzo-deformación obtenido de un ensayo presiómetrico.

El ensayo Presiométrico Menard es un ensayo esfuerzo-deformación que permite obtener las características geotécnicas del suelo referidas a su deformabilidad y resistencia (módulo presiométrico, presión de fluencia y presión límite).

Y por lo tanto, podemos calcular la carga admisible a partir de la presión límite o (presión a la cual el terreno rompe cuando se somete a una presión radial en horizontal) y el asiento a partir del módulo presiométrico.

Además nos permite conocer la presión a la cual un suelo pasa de tener un comportamiento elástico a plástico, mediante la presión de fluencia.

¿En que consiste el ensayo?

Esquema del ensayo presiométrico

Fig. 2: Esquema del ensayo presiométrico

Para realizar el ensayo se introduce una sonda cilíndrica expansible, en el interior de una perforación y se aplica un campo radial de presiones contra el terreno por inyección de agua hacia la sonda mediante incrementos de presiones constantes con la ayuda de un gas comprimido, midiendo la deformación volumétrica del terreno en sentido horizontal para las presiones aplicadas.

Hay que tener en cuenta que, la presión máxima de trabajo es de 100 kg/cm2 y por lo tanto solo es aplicable a suelos. Además, para obtener buenos resultados, es muy importante realizarlo inmediatamente después de la perforación para evitar desmoronamientos y alteraciones en las paredes de la perforación, así como que el diámetro de la sonsa coincida con el de la perforación, .

Obtención de la carga admisible del suelo (cimentaciones superficiales)

Para la obtención de la carga admisible del suelo, se utiliza la siguiente expresión:

Fórmula de obtención de carga admisible a partir de la presión límite

donde:

K = Es un coeficiente de empotramiento de la cimentación. Depende de la relación entre el ancho y profundidad de la cimentación y el tipo de terreno (ver figura 3)

Gráficas para la obtención del factor K  según tipología de cimentación, ancho y empotrramiento

Fig. 3: Gráficas a partir de las cuales se obtiene el factor K según litología, tipología de cimentación y relación D/B (Empotramiento/Ancho cimentación) según el libro The Pressuremeter and Foundation Engineering, de F. Baguelin, J.F. Jézéquel y D.H. Shields.

Ejemplo de cálculo de la presión equivalente en función de la profundidad y presiones límite obtenidas.

Fig. 4: Ejemplo de cálculo de la presión equivalente en función de la profundidad y presiones límite obtenidas a diferentes profundidades.

PL = Presión equivalente neta. Se calcula a partir  de las presiones límite obtenidas a distintas profundidades en los diversos ensayos presiométricos y del ancho y profundidad de la cimentación. Se obtiene a partir del modelo propuesto por F. Baguelin, J.F. Jézéquel y D.H. Shields, en el libro The Pressuremeter and Foundation Engineering (ver figura 4).

Po= Es la presión natural del terreno. Si no se tienen  datos, equivaldría al peso de tierras, es decir la densidad del terreno x la profundidad considerada.

F = Coeficiente de seguridad. Lo habitual es aplicar un factor de seguridad de 3.

Por lo tanto, para el cálculo de la carga admisible a través del ensayo presiométrico, primero obtendríamos la presión equivalente correspondiente a las presiones límites obtenidas en la zona 3B de la figura 4 ( es decir 1,5 veces el ancho de la cimentación por encima y por debajo de la cota de cimentación), le restaríamos la presión natural. A continuación, multiplicaríamos este valor por el factor k obtenido a partir de la gráfica y le aplicaríamos el factor de seguridad correspondiente.

Lo habitual, es que no se tengan tantos datos presiométricos como para hacer la media armórica del ejemplo, en este caso, en el caso de que la zona 3B esté constituída por un suelos con similares características geotécnicas, se calcula con los valores que se tenga (es decir, si se tienen 2 PL se hace la media, y si se tiene un único valor se utiliza esté).  Pero en el caso de que en la zona 3B exista un nivel de características resistentes muy diferentes (que dieran presiones límite mucho más bajas o más altas), sería conveniente realizar al menos un ensayo presiométrico en este nivel, aunque fuera en otro punto y extrapolarlo.

A continuación os pongo un ejemplo práctico de cálculo de la carga admisible para un pozo de cimentación, emprotrado 2,0 m en el terreno arcilloso y de B= 2,0 m, a partir de valores de presión límite, obtenidas con el ensayo presiométrico Menard.

Ejemplo de cálculo de la carga admisible a partir de presiones límite obtenidas con el ensayo presiométrico Menard.

Ejemplo de cálculo de la carga admisible a partir de presiones límite obtenidas con el ensayo presiométrico Menard.

Una vez obtenida la carga admisible, se calcula el asiento para comprobar que para el valor obtenido el asiento máximo es admisible, en el caso de que no sea, se deberá aplicar cargas admisibles inferiores.  En el próximo post trataré la manera de calcular el asiento máximo a partir del ensayo presiométrico, utilizando el módulo presiométrico.

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2 Respuestas a “Presiómetro Menard: Cálculo de la carga admisible

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