Pilotes Franki al desnudo

La publicidad vende el producto «por los ojos». Los publicistas saben perfectamente que, por muchos datos técnicos que pongan, lo primero que hará el cliente será mirar las fotos y, francamente, no se ven por ahí muchas fotos de pilotes Franki…

Haz la prueba. Un coche pequeño y económico saldrá rodeado de coches mucho más grandes y contaminantes (a ser posible, inmovilizados en un atasco); un coche deportivo circulará en solitario por una carretera de montaña llena de curvas; y una moto de gran cilindrada… es muy probable que salga con una chica ligera de ropa, también con muchas curvas, en una postura próxima al esguince cervical.

En los catálogos de soluciones geotécnicas también hay fotos, pero como las obras no son algo muy atractivo (y mucho menos durante la ejecución), en lugar de poner a gente llena de barro hasta las orejas, colocan esquemas y dibujos de colores.

El problema es que un esquema puede ser muy claro, pero también irreal. Por ejemplo, en el caso de los catálogos de pilotes… ¿hasta qué punto es cierto eso de que los pilotes Franki tienen la punta ensanchada?

Vayamos por partes, ¿qué es un pilote Franki?

En principio, un pilote Franki es, simplemente, una versión mejorada de los pilotes hincados Simplex, patentada en 1909, en Bélgica, por Edgar Frankignoul (como ingeniero) y Edmond Baar (como socio capitalista). Lo que ocurre es que la idea funcionó bien y estos pilotes pronto se hicieron muy populares (con gran asombro de sus vecinos, para los que «idea belga» es algo así como un oxímoron, a juzgar por la cantidad de chistes de belgas que hay).

¿En qué consiste el pilote Franki?

Pues el esquema de ejecución es bastante simple, consta de una entubación metálica con un tapón de hormigón en la punta. El conjunto entubación + tapón se va hincando «a golpes» mediante una maza hasta llegar a la profundidad deseada, una vez allí, se sujeta la entubación y se expulsa hacia abajo (también a golpes) el tapón de la punta, creando así un bulbo o «punta ensanchada» a base de compactar el terreno, lo que hace que este pilote sea también muy eficiente trabajando a tracción.

Este es el típico esquema de un pilote Franki:

pilote Franki, geotecnia, mecánica de suelos, soil mechanics

 

Vale, pero… ¿de verdad es así?

Pues, lógicamente, depende del terreno, pero viendo las siguientes fotografías, tomadas en el Technology Park de Zwijnaarde, en Bélgica, parece que si, que en realidad, sí existe una «punta ensanchada»:

(como otras veces, si pulsas en las fotos las verás mucho mejor)

pilote Franki
 
pilote Franki

En cuanto a datos técnicos, aunque estos pilotes pueden llegar hasta profundidades de 30 metros, su longitud óptima de trabajo se sitúa por debajo de los 20 metros, en los que pueden soportar cargas de trabajo de hasta 200 toneladas con diámetros de 0,70 metros.

Evidentemente, el sistema ha sufrido modificaciones durante estos 100 años transcurridos, pero en esencia sigue siendo el mismo. En este folleto [pdf] de la empresa argentina ARTILES se pueden ver cómo son las versiones más actuales de este método.

Las fotos son de Flickr, del usuario zement, el esquema está tomado de la página web belga de Franki Geotechnics.


Patología de edificación en Manila

A lo largo de la vida útil de una edificación es más que probable que, cierto día, alguien decida excavar junto a su cimentación. Pueden ser desde simples zanjas o canalizaciones hasta profundos edificios medianeros… pero sea lo que sea y cómo sea, es algo que se debe tener en cuenta SIEMPRE.

Por desgracia, aunque las hipótesis estructurales incluyen este tipo de situaciones en los coeficientes de seguridad parciales (es decir, no tener en cuenta un efecto favorable que no sea permanente), en geotecnia no es tan habitual hacerlo.

Fecha: 24 de julio de 2004
Lugar: Barrio de Divisoria, en el distrito de Tondo, Manila, Filipinas,

Si una excavación junto a la cimentación crea grietas, fisuras y pequeños movimientos en un edificio de sólo cinco años de antigüedad, es evidente que algo está fallando, o la cimentación del edificio no era la más adecuada o algo no se tuvo en cuenta al hacer los cálculos, la cuestión es que algo falla, y eso siempre es peligroso.

Por eso, cuando unos días después el guardia de seguridad del banco de la planta baja avisó, sobre las 13:00 horas, de que estaba escuchando «golpes bajo el suelo», ya todos sabían lo que debían hacer. Los propios empleados sacaron el dinero, se evacuaron los pisos residenciales superiores, se cortó el suministro de agua, luz y gas y se acordonó la zona.

A las 16:30, las nueve plantas del edificio se desplomaron, como se puede ver.

Por suerte, no hubo heridos de importancia.

En este segundo vídeo se aprecia bastante mejor el vuelco, hacia la parte de atrás, y el daño producido en el edificio de enfrente. También se pueden ver las obras que estaban realizando en las proximidades.

«Elastic Solutions for Soil and Rock Mechanics» de Poulos y Davis

Mencioné este libro de pasada cuando traté el tema de las ecuaciones de Holl para el cálculo de asientos admisibles, pero esta vez voy a comentarlo un poco más.

No es un libro para principiantes, básicamente porque no explica nada, no es un manual ni un vademécum, sino un prontuario XXL con un montón de fórmulas, tablas y gráficas repartidas a lo largo de páginas y más páginas.

¿Entonces, por qué lo recomiendas?

Porque hay que tenerlo. Recopila casi todas las soluciones elásticas de tensiones y deformaciones utilizadas en geotecnia, tanto en mecánica de suelos como en mecánica de rocas, desde la fórmula de Boussinesq para carga puntual hasta esas complicadas cargas trapeciales que uno jamás piensa que pueda llegar a utilizar (y al final utiliza, claro), pasando por sistemas multicapa, losas y túneles, sin olvidar los problemas más clásicos, cargas rectangulares y circulares.

No es el único libro que existe con esta temática, estudiando la carrera recuerdo haber usado uno de la editorial Balkema, muy parecido, y aunque más tarde he encontrado otros, en mi opinión, este sigue siendo el más completo.

La primera edición es de 1974, con una reimpresión de 1991, disponible ahora on line, gracias a sus autores.

Puede descargarse en tres versiones:

Las dos primeras opciones pueden ser interesantes para imprimir el libro, pero para consultas rápidas por pantalla recomiendo la versión LITE, mucho más manejable (la única diferencia es que en la versión LITE se ha rebajado la calidad del escaneado, por lo demás son totalmente iguales).

Elastic Solutions for Soil and Rock Mechanics, Poulos & Davis

¿Están todas las ecuaciones?

Desgraciadamente no, no están todas. En los años 70 el ordenador personal todavía no era muy popular en las oficinas, así que los autores «sacrificaron» las fórmulas más complicadas en favor de gráficas y tablas, una lástima, porque podían ser complicadas para un cálculo manual pero no para su programación, y hoy en día, con una simple hoja de cálculo les podríamos sacar mucho partido.

Entre las fómulas ausentes, las correcciones de Fox de la ecuación de Steinbrenner, la forma general de las ecuaciones de Holl (de las que ya he hablado en este blog) o la solución en serie de Hetenyi para el cálculo de losas, tres cosas que tengo pensado añadir en futuras entradas… ya veremos cuándo.

Las Circulares de Ingeniería Geotécnica de la FHWA

La Federal Highway Administration del U. S. Department of Transportation tiene documentos muy interesantes, entre ellos, toda esta serie de «circulares» sobre temas de geotecnia, indispensables en el disco duro.

Hay quien dice que eso de recopilar todo lo que se encuentra navegando no es más que la versión digital del «síndrome de Diógenes» pero, bueno, nunca se sabe cuando se tendrá que hacer una compactación dinámica o un «soil nailing», no está de más tener la información localizada.

Por cierto, la traducción de «soil nailing» por «suelo claveteado» no termina de convencerme, me suena raro.

FHWA GEC 1 – Dynamic Compaction [1995 – pdf, 20 MB]

FHWA GEC 2 – Earth Retaining Systems [1996 – pdf – 3,80 MB]

FHWA GEC 3 – Geotechnical Earthquake Engineering for Highways I – Principles [1997, pdf, 20 MB]

FHWA GEC 3 – Geotechnical Earthquake Engineering for Highways II – Examples [1997, pdf, 11 MB]

FHWA GEC 4 – Ground Anchors and Anchored Systems [1999, pdf, 4.5 MB]
Especialmente recomendable el capítulo sobre empujes del terreno.

FHWA GEC 5 – Evaluation of Soil and Rock Properties [2002, pdf, 8.5 MB]
Interesante, la parte de ensayos está muy bien.

FHWA GEC 6 – Shallow Foundations [2002, pdf, 7.7 MB]

FHWA GEC 7 – Soil Nail Walls [2015]

FHWA GEC 8 – Design and Construction of Continuous Flight Auger Piles [2007, pdf, 23.5 MB]
Vale la pena dedicarle un tiempo a la parte de métodos de cálculo.

FHWA GEC 9 – ¿¿??

FHWA GEC 10 – Drilled Shafts: Construction Procedures and LRFD Design Methods [2010]

FHWA GEC 11 – Mechanically Stabilized Earth walls and Reinforced Soil Slopes [2010]

FHWA GEC 12 – Design and Construction of Driven Pile Foundations [2016]

 

Nueva edición del «Basics of Foundation Design» de Bengt Fellenius

(Post actualizado con la versión de abril de 2015)

Tenemos nueva versión del «Red Book Basics of Foundation Design», de Bengt H. Fellenius, rebautizado desde hace ya algunos años como «Basics of Foundation Design».

Basics of Foundation Design - Bengt Fellenius

Hay bastantes cambios. En esta edición el libro tiene 433 páginas, unas 40 más que en la anterior. El capítulo que más se ha actualizado es el dedicado al ensayo CPT, una asignatura pendiente por estos lares, en los que sacas a la gente del SPT y se pone muy nerviosa. Evidentemente el CPT es más caro, no hace falta que me lo cuenten, lo he sufrido, pero en determinados suelos no se puede hacer otra cosa, es lo que hay.

Basics of Foundation Design - Bengt Fellenius

 

Si alguien se está preguntando si Bengt Fellenius tiene alguna relación con Wolmar Fellenius, el del famoso «método sueco» de cálculo de estabilidad de taludes, de 1920, le puedo contestar que si, es su nieto (dejó Suecia y se fue a «hacer las Américas»).

Bengt Fellenius & Wolmar Fellenius

Por cierto, si alguna vez has dudado del concepto de «profundidad crítica» en la resistencia por fuste de pilotes en suelos granulares, el también llamado «efecto Kerisel», no eres el único, Fellenius, junto a Kulhawi o Vesic, es de esos que piensan que no existe tal efecto, y que todo es culpa del aparato de medida (aunque tampoco terminan de aclararse entre ellos, tienen ideas muy distintas).