Geotechnical Engineering Circular No. 12 del FHWA sobre Pilotes Hincados

Design and Construction of Driven Pile Foundations

Entre las muchas peculiaridades de trabajar en Bosnia-Herzegovina (si, aquí estoy, supervisando un túnel) destaca el pragmatismo utilizado a la hora de justificar los cálculos.

Legalmente, son de aplicación los Eurocódigos, y lo cierto es que la normativa local es bastante buena, pero a la hora de la verdad justifican las cosas con un montón de documentos distintos, casi siempre norteamericanos.

Se podría pensar que es debido a la influencia yanqui tras la guerra, pero la explicación es mucho más simple: los manuales USA van al grano e incluyen hasta precios, mientras que los Eurocódigos dan tantas vueltas que, al final, más que una fórmula, lo que quieres es pegarle dos collejas al maquetador que decidió meter las tablas en los anejos (ojo, esto no es incitación a la violencia, pero el Club de la Lucha empezó por menos, yo aviso).

Bien, pues se ha publicado una nueva Geotechnical Engineering Circular. Es la número 12, trata sobre “Design and Construction of Driven Pile Foundations“, o sea, Diseño y Construcción de Cimentaciones con Pilotes Hincados y esta vez se han explayado a fondo, quizá demasiado, porque han metido tanta información que casi peligra ese carácter práctico que hace estos documentos tan populares.

La nueva GEC consta de tres volúmenes, con un total de casi 1500 páginas. El primero cubre los temas básicos: caracterización del material, elección del tipo de cimentación y cálculo de estados límite LRFD; mientras que el segundo se encarga del equipo, los ensayos de carga y la monitorización. El tercero está dedicado a “Comprehensive Examples“.

Lo bueno, que lo incluye casi todo. Lo malo, las dichosas unidades imperiales 🙂

Geotechnical Engineering Circular 12
Design and Construction of Driven Pile Foundations
Volume I (52.8 MB)
Volume II (62.8 MB)
Comprehensive Design Examples (49.1 MB)

 

Os recuerdo que existen otras dos Geotechnical Engineering Circular para pilotes: la 8, para pilotes de barrena continua (Continuous Flight Auger o CFA); y la 10, para pilotes perforados o drilled shafts.

Nueva edición del “Piling Handbook”, el manual de cálculo de tablestacas de ArcelorMittal

Allá por 1990, el Ministerio de Fomento (entonces de Obras Públicas y Transportes) decidió traducir el manual de cálculo de la empresa Hoesch y publicarlo con el título de “Manual de Cálculo de Tablestacas“. Ya sea por casualidad, ya sea porque Hoesch fue absorbida por Krupp en 1991 (y ésta fusionada con Thyssen en 1999), la cuestión es que aquel didáctico manual lleva años agotado (y lo que te rondaré, morena, visto lo visto).

En ausencia de un texto, digamos, “ministerial”, hay que tener alternativas, y gracias a este tweet de Andrea Barcelo (@AndreaB_SSP) descubro que ArcelorMittal acaba de publicar su “Piling Handbook 9th Edition“, que pese al título, está mucho más enfocado a las tablestacas (o sheet piles) que a los pilotes.

Según parece, esta novena edición se ha revisado a fondo para adecuarla a la normativa europea, incluyendo también un ejemplo completo (el capítulo 12, concretamente). Echo a faltar algunas gráficas, aunque con 80 páginas (y 20 MB) más, habrá que mirarlo con calma antes de opinar.

"Piling Handbook 9th Edition" manual de cálculo de tablestacas ArcelorMittal

“Piling Handbook 9th Edition” ArcelorMittal (pdf – 37 MB)

 

Por cierto, dicen los rumores que ArcelorMittal planea fusionarse con ThyssenKrupp y Tata, así que… quién sabe, quizá volvamos a ver un manual Hoesch-Krupp-Thyssen-Arcelor-Mittal-Tata, años después.

¿Puede un simple acopio de tierras desestabilizar la pila de un viaducto?

Por supuesto que si, y eso es lo que ocurrió en junio de 2014 en este tramo (google maps) en viaducto de la autopista interestatal I-495 (Delaware, EEUU).

I-495-vista-general-acopio

He aquí el culpable del problema

El viaducto, que no es precisamente pequeño (3 carriles por sentido y 90.000 vehículos diarios) fue cerrado al tráfico tras verificar una llamada al 911 que advertía que “el puente parecía estar separándose” (puedes oír la llamada aquí).

La inspección comprobó que, efectivamente, las pilas de las secciones 11 a 14 estaban inclinadas (hasta un 4%), con un asentamiento vertical máximo relativo de 46 cm entre calzadas, por lo que el tramo quedó cerrado al tráfico el 2 de junio.

El viaducto, construido en 1974, tiene una longitud total de 1.463 metros, formado por 38 vanos de 35 metros apoyados en pilas columna de 18 metros de altura. La cimentación de las pilas está resuelta por zapatas arriostradas de 1,70 m de canto sobre pilotes metálicos (perfil en H) hasta el nivel de roca, a algo más de 30 metros de profundidad.

I-495-inclinacion-pilas

Como se puede comprobar, la alerta estaba justificada.

Lo primero que llamó la atención de los inspectores fue un enorme acopio de rellenos (aprox. 45.000 toneladas) próximo a la cimentación de la zona afectada, alrededor del cual se podían apreciar asientos y grietas, un acopio que no estaba ahí en la última revisión bianual de la FHWA, de octubre de 2012, pero que si aparecía en fotografías aéreas de 2013.

I-495-fotos-aereas

Por experiencias previas, primero se sospechó de una corrosión de los pilotes metálicos pero una vez realizadas las catas se pudo comprobar que los pilotes, pese a haber pandeado, se conservaban en buen estado, no así las zapatas, con fisuras horizontales y diagonales.

El hecho de que las dos zapatas de cada sección estuvieran dañadas del mismo modo parecía confirmar la causa, un desplazamiento del terreno debido a la extrusión lateral del suelo blando bajo la carga creada por el acopio de tierras.

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Según el informe oficial, hubo una “perfect storm of factors“, una perfecta mala combinación de factores “si y sólo si” que hicieron posible el fallo:

  • El terreno: Suelos orgánicos muy blandos y muy compresibles en un espesor medio de 30 metros, algo más bajo la pila más afectada.
  • La cimentación: Pilotes metálicos (perfil en H, no se indican dimensiones) de más de 40 metros de longitud, hasta el nivel de roca, que no pudieron soportar la carga lateral y pandearon.
  • La carga: Un acopio de tierras de aproximadamente 45,000 toneladas que produjo la extrusión lateral del terreno.

La autopista se cortó al tráfico el 2 de junio. Los rellenos se retiraron entre esa misma noche y el 10 de junio. Puesto que el tiempo era el factor crítico (repetimos, 90.000 vehículos diarios) y el arreglo no podía esperar, el 4 de junio se decidió acudir de urgencia a obras cercanas y “tomar prestado” el equipo necesario, lo que permitió ahorrar entre 10 y 12 semanas.

I-495-esquema2

Como se puede ver en los esquemas (tomados de www.delawareonline.com), el arreglo consistió en una nueva cimentación en las secciones 12 y 13 y un recalce en las 11 y 14 (pulsa en los esquemas para verlos mejor).

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Para ello se perforaron 4 pilotes de 1,20 m de diámetro hasta 50 metros de profundidad a ambos lados de la cimentación existente, uniendo las cabezas con una viga de coronación. En las secciones 12 y 13 se colocó un apeo metálico temporal y se sustituyeron las pilas originales por otras tres, mientras que en las secciones 11 y 14 se “solidarizó” la cimentación existente con las nuevas vigas.

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Detalle de las nuevas vigas

Tras las preceptivas pruebas de carga, la calzada sur fue abierta al tráfico el 31 de julio y la calzada norte el 23 de agosto. Los trabajos terminaron totalmente en abril de 2015. El coste de la operación ascendió a 40 millones de dólares y por lo que se ve, un montón de gente visitó la obra, incluso el presidente Obama.

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La incidencia quedó añadida al protocolo de inspecciones de la FHWA y poco después se localizó un caso similar, así que al menos ha servido para algo… algo más que ser un ejemplo real de extrusión lateral, quiero decir.

Más información:

How Could a Pile of Dirt Cause a Major Interstate Bridge To Tilt?

Toda la información, fotos y vídeos en delawareonline.com

“el puente constituye para la colectividad un daño duradero”

“El puente comportará para el futuro un constante y desproporcionado desembolso económico por parte de la administración, ya que la obra se ve afectada por una patología crónica, caracterizada por la necesidad de un seguimiento constante y continuas intervenciones que no pueden atribuirse a operaciones ordinarias de mantenimiento. Se podría considerar que el puente constituye para la colectividad un daño duradero“.

— Carmine Scarano
Procurador del Tribunal de Cuentas del Véneto.
El País, 22 de agosto de 2013

Dejando a un lado que estamos hablando de un diseño de Santiago Calatrava que (una vez más) se ha salido de madre (de 3,8 a 11,2 millones de euros), consuela saber que las autoridades italianas son conscientes de la existencia de algo llamado “operaciones ordinarias de mantenimiento”. Ahora sólo falta que se apliquen el cuento las autoridades españolas, porque tenemos las carreteras que dan pena. Por supuesto, el día que pase algo todo serán excusas y lamentos, pero no será porque no se haya avisado.

En cuanto al ínclito, el proceso se reanudará el próximo 13 de noviembre.