Fernando Carneiro y el Ensayo Brasileño, 68 años de Tracción Indirecta

Hoy, 15 de noviembre de 2011, se cumplen diez años de la muerte de Fernando Luiz Lobo Barboza Carneiro (1913-2001), ingeniero brasileño que, entre otros muchos méritos y realizaciones, desarrolló el “Ensayo de Tracción Indirecta”, conocido internacionalmente como “Ensayo Brasileño”.

El ensayo brasileño tiene el mismo punto de partida que los ensayos de plasticidad de Casagrande, la construcción de aeropuertos durante la Segunda Guerra Mundial. Para Casagrande el problema eran los campos de aterrizaje de tierra de las islas del Pacífico, para Carneiro los pavimentos de hormigón en Brasil, complicados de ensayar.

La inspiración existe, pero debe pillarte trabajando, y así es como cogió a Carneiro. En 1943, Rio de Janeiro se encontraba en plena remodelación urbanística, y como siempre pasa en estos casos, algunas cosas no encajaban en la nueva ordenación. Por ejemplo, la pequeña iglesia de San Pedro, de 1732, que ahora estaba justo en medio de lo que debía ser la Avenida Presidente Vargas. Como dijo Don Quijote la noche que entró a tientas en El Toboso, “con la iglesia hemos dado, Sancho”.

La iglesia, en medio de la Avenida, fastidiando los planes… urbanísticos

Trasladar una iglesia no es algo tan descabellado, ya se había hecho otras veces, así que encargaron el trabajo a una empresa especializada que ya ha aparecido en este blog, Pilotes Franki. El problema es que estos traslados se realizan sobre rodillos de acero, y en tiempo de guerra (recuerdo, 1943, en plena 2ª Guerra Mundial) toda la producción de acero estaba destinada a la industria bélica… vale, no había acero, la cuestión era ¿podía hacerse sobre rodillos de hormigón de 60 cm de diámetro?

Esto es lo que tenían pensado hacer, pero con rodillos de hormigón

Los rodillos de acero se calculaban mediante la fórmula de Hertz, pero el hormigón no es igual que el acero, así que encargaron a Carneiro que lo verificara… y lo que Carneiro verificó es que los rodillos cargados a compresión se rompían a tracción a través de fisuras verticales, de ahí la acertada denominación de “tracción indirecta”, sometidos a compresión, rompían a tracción.

Al final, entre el problema de los rodillos, el lamentable estado de la estructura, el elevado precio de la operación, el cachondeo generalizado (hasta una samba hicieron sobre el tema) y que Pilotes Franki tampoco se comprometía al 100% con el éxito de la operación, se decidió demoler la iglesia y zanjar el problema de raíz… pero Carneiro no se había olvidado de las probetas a tracción.

El planteamiento teórico puro del problema era conocido, era una variación del problema de carga lineal sobre un semiespacio elástico infinito, resuelto por Flamant en 1892 a partir de las ecuaciones de Boussinesq [ver más abajo]. Lo que había que comprobar era si el resultado era válido en la práctica, porque si, vale, las cargas “puntuales y lineales” se dibujan muy bien sobre el papel pero, a la hora de la verdad, la cosa se complica.

Los resultados no eran del todo exactos, pero era un ensayo fácil de realizar y con probetas de 15 cm de diámetro por 30 cm de longitud el error era tolerable, así que en septiembre de 1943 lo presentó en el 5ª Congreso de la «Associaçao Brasileira de Normas Técnicas (ABNT)” (curiosamente, diez años más tarde se supo que sólo dos meses después se había presentado en Japón -país enemigo en aquel momento- un procedimiento de ensayo muy parecido).

En 1947 el método se presentó formalmente en el “International Meeting of Materials Testing Laboratories” de París, donde ya empezaron a llamarlo ”essai brésilien”. Ese mismo año se fundaría la RILEM o “Réunion Internationale des Laboratoires et Experts des Matériaux, systèmes de construction et ouvrages”, organismo que el propio Carneiro presidiría en 1979 (como curiosidad, decir que Eduardo Torroja fue uno de los fundadores y su cuarto presidente, en 1951). El ensayo fue admitido por la American Society for Testing Material (ASTM) en 1962, por la International Society for Rock Mechanics (ISRM) en 1978, y por la International Organization for Standardization (ISO) en 1980.

En España el ensayo tiene varias “versiones”. Para hormigones la norma vigente es la UNE EN 12390-6:2001, en la que ya ha desaparecido el subtítulo de “ensayo brasileño” que todavía mantenía la derogada UNE 83-306-1985, para mecánica de rocas hay una UNE 22-950-90 [2] y una NLT 253-91. En EEUU corresponde a la ASTM C496-11.

En lo que respecta a la geotecnia, en el campo de la mecánica de rocas el ensayo brasileño todavía tiene mucho que decir. Si tienes ganas de leer sobre el tema puedes seguir con este artículo del International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences [pdf] o con este otro del International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics [pdf] en el que se propone determinar las propiedades elásticas de probetas de roca mediante ensayos brasileños y una serie de iteraciones, tipo “back analysis“. El tema queda fuera de mis posibilidades (no me planteo tener una prensa de ensayo en casa, no sabría dónde ponerla y, además, no me pega con los muebles) pero quizá pueda servir de inspiración, sería un trabajo interesante.

La mayor parte de esta entrada se ha sacado de este artículo del RILEM Bulletin con motivo del fallecimiento de Fernando Carneiro en 2001, el blog Coisas da Arquitetura, y estas notas de clase del Prof. Eduardo C. S. Thomaz, del Instituto Militar de Engenharia.

——————— Peligro, teoría de aquí en adelante ——————–

La solución real del problema tiene en cuenta las dimensiones de la zona de apoyo de la carga y no es lo que se dice intuitiva, precisamente (puedes comprobarlo en este artículo del International Journal of Mechanical Sciences [pdf]), pero la solución teórica del problema con carga puntual no es tan complicada, simplemente hay que resolver el problema de Flamant dos veces, en tensión plana (la segunda con un cambio de ejes), aplicar después el principio de superposición entre los dos estados y, por último, un tercer estado que elimine las fuerzas exteriores. Mis compañeros de la ETSICCP de Valencia quizá lo recuerden, fue el problema de la parte de Elasticidad del examen final de junio de 1996 de Resistencia de Materiales, Elasticidad y Plasticidad.

Si quieres ver la solución paso a paso puedes consultar, por ejemplo, las páginas 185 a 189 de la primera edición del Elasticity Theory, de Martin H. Saad. La distribución de tensiones tangenciales del problema es, casualmente, la imagen de portada del libro.

PD: Parece que voy aprendiendo, he sido capaz de escribir sobre el ensayo brasileño sin caer en el chiste fácil de nombrar las ingles autóctonas, el vóley playa, las mulatas, Copacabana, Ipanema, los tangas, el carnaval, la Bossa nova…

Normas UNE, confidenciales, pero sin ánimo de lucro

La entrada más visitada de este extraño blog es, hoy por hoy, la dedicada a la obligatoriedad de las normas UNE, un tema recurrente que sigue recibiendo visitas todos los días, lo cual debe indicar algo.

Hace unos días, uno de esos comentarios anónimos hizo referencia a cierto aspecto “oscuro” de las normas, la presunta obligación de confidencialidad sobre su contenido… ¿difícil de creer?, puede ser, pero cierto, porque eso y mucho más es lo que se puede leer en la Licencia de uso de los documentos normativos en soporte magnético de AENOR.

Destaco algunas perlas (el comentario en rojo es mío, aviso):

La licencia de uso para los Documentos Normativos se otorga con carácter monousuario y monopuesto. El beneficiario no podrá utilizarlos en un sistema de red informática, sistema de acceso simultáneo, unidad de proceso central múltiple o sistema multiusuarios, a menos que se establezca un acuerdo por escrito en tal sentido con AENOR. (¿monousuario?, ¿monopuesto?, de Wi-Fi ya ni hablamos, ¿no?)
En caso de funcionamiento deficiente de su ordenador, que impida el acceso o la utilización de los Documentos Normativos puede transferirlos a otro ordenador, siempre que se supriman del ordenador desde el cual se transfieren y el uso de los Documentos Normativos en el nuevo ordenador se ajuste a los términos de este acuerdo. (Supongo que esta excusa será un tópico pero… ¿cómo los transfiero, si tengo impedido el acceso?)
El beneficiario podrá reproducir directamente de los Documentos Normativos, para su uso interno, parte o la totalidad de su contenido, sujeto a derechos de propiedad intelectual e incluida en los mismos. Tal facultad será efectiva siempre y cuando dichas copias se fechen y se destruyan durante los treinta días siguientes a la fecha de copia. (¿La fecha la quieren en números romanos o puedo elegir yo?, ¿días hábiles o naturales?, ¿qué método de destrucción recomiendan?, ¿es peligroso?, ¿también está normalizado?)
Los extractos de los Documentos Normativos no pueden ser transferidos a otras aplicaciones, pudiendo ser incorporadas a documentos de uso interno del beneficiario, siempre y cuando el extracto global del texto no sobrepase el 10% de cada uno de los Documentos Normativos. (Espera un momento, ¿el 10% del texto o del documento, porque también hay figuras y esquemas?, ¿eso no cuenta?, ¿y las dos hojas en blanco al principio y al final?)
Bajo ninguna circunstancia podrán prestarse, arrendarse, cederse, arrendarse, venderse o distribuirse las copias, gratuita u onerosamente, extraídas de los Documentos Normativos. (¿y cantarlas en plan rap de consultora en consultora?, ¿se puede?, ¿y si toman notas?, admito peticiones)
Confidencialidad. El conocimiento de cualquier información contenida en los documentos tiene la consideración de confidencial y secreto comercial. El beneficiario se obliga a respetar y actuar de acuerdo con este pacto de confidencialidad. Se excluye de este acuerdo la información que sea de dominio público. (Un momento, un momento. Es de suponer que el fundamento físico de la norma será de dominio público, y también los valores límite y las tolerancias del ensayo, más que nada porque aparecen en las actas de resultados, ¿qué es entonces confidencial?, ¿la mecánica del ensayo?, ¿y qué hacemos con las universidades que explican cómo hacer los ensayos?, o mejor, ¿qué hacemos con las normas que son posteriores al ensayo, como la del SPT o la del penetrómetro dinámico Borro, publicada hace apenas unos meses?, ¿consideramos entonces que toda la norma es de dominio público?, ¿qué fue antes el huevo o la gallina el ensayo o la norma?, ¿considera AENOR secreto comercial algo que es del dominio público…?, ¿eso es legal?)
AENOR no ofrece garantía alguna, expresa o implícita, de que los Documentos Normativos sean adecuados para cualquier fin concreto, ni que puedan realizar cualquier función específica. (Hombre, la función qué establece el título de la norma si la realizará, ¿o tampoco vale para eso?)
El beneficiario autorizará a cualquier representante acreditado de AENOR a visitar sus locales, al objeto de comprobar el exacto cumplimiento de los términos de esta licencia. (Vale, pero sólo visita, el café se lo trae de casa, que luego todo es pedir)
AENOR no se responsabiliza ante el beneficiario de ningún malentendido o tergiversación que pueda surgir en relación con cualquier comunicación que se efectúe verbalmente entre las partes, con independencia de su origen. (Cojonudo, anulada toda comunicación verbal con AENOR, no veas lo que nos vamos a reír cuando venga el representante acreditado y empecemos a hablar por señas y escribirnos notitas como colegialas… digno de YouTube, oiga)

Dejémonos de tonterías, las normas son necesarias, pero el sentido común también y, visto lo visto, ni siquiera el BOE puede reproducir una norma UNE sin vulnerar la ley, lo cual no sé si es kafkiano o simplemente perverso.

Ah, por cierto, si algún iluso piensa que la situación cambiará con los Eurocódigos, le recomiendo que le pegue un vistazo a la excelente entrada que escribió Pablo en su blog, en la que, ya de paso, explica muy bien el matiz ese de “sin ánimo de lucro”, no tiene desperdicio el asunto.

Ensayo SPT, ¿hasta rechazo o hasta rotura?

Cuando fijamos un clavo en la pared hay tres criterios (por lo menos) para dejar de dar golpes; atravesar la pared (a veces pasa); que todavía pueda entrar más pero ya esté bien sujeto; y que ya no se clave más por muchos golpes que le sigamos dando, bien, pues ese “deja-de-pegarle-que-ya-está-bien” es lo que se denomina “rechazo” en los ensayos de penetración.

Si de algo vamos sobrados en geotecnia es de ensayos de penetración, el más conocido es el ensayo SPT, pero los tenemos de todos los gustos y colores, CPT, CPTu, SCPT, SCPTu, RCPT, RCPTu, DPL, DPM, DPH, DPSH, Borro, Delft, Meurisse, de sonda lastrada, PANDA, DCP, Gouda, Becker, Begemann, Mackintosh, DPZ, HSC, etc… los hay antiguos y modernos, estáticos y dinámicos, mecánicos y eléctricos, sísmicos y resistivos, en presiones totales y en presiones efectivas, por punta y por fuste, con toma de muestras y sin toma de muestras, baratos y muy caros, normalizados y fuera de la ley, con conteo manual y conteo automatizado, útiles e inútiles, reales y falsos… vamos, por pedir, incluso los hay con cámara de vídeo incorporada, por no mencionar los pilotes hincados, ensayos de penetración a escala 1:1 en su mismidad.

Sobre la protección de las cabezas de los pilotes hincados ya escribí hace unos meses, al hablar de la Punta de Oslo, esta vez le toca al ensayo SPT, que también sufre sus particulares migrañas.

cabeza de tomamuestras de ensayo SPT abollada

Pues si, en el caso del ensayo SPT, la norma UNE 103-800-92 establece que el “rechazo” se produce en dos circunstancias, cuando el tomamuestras necesita más de 50 golpes para penetrar 15 cm en el terreno o cuando la suma de dos tramos alcanza los 50 golpes pero, claro, golpe a golpe y verso a verso, la cabeza del SPT termina deformándose… falseando al alza los resultados del ensayo, cual puntaza miope.

cabeza de tomamuestras de ensayo SPT abollada

Los laboratorios de geotecnia, el mercado y la Ley Ómnibus

Entre las geniales ocurrencias de nuestra clase política destaca la mala costumbre de resolver de forma tajante y expeditiva justamente los temas que más cuidado y atención requieren. Así, ante cuestiones incómodas se prohibe sin más (prohibido fumar, prohibido correr, prohibido comprar alcohol pasadas las 22:00, etc), y ante cualquier «duda razonable» de la Ley se redacta una nueva sin estudiar primero dónde, cómo y por qué fallaba la anterior (¿cuantas leyes de educación llevamos ya?).

El problema es que zanjar una cuestión al estilo «muerto el perro se acabó la rabia» sólo es válido si únicamente hay un perro y si, efectivamente, está rabioso… so pena de hacer el idiota, quedarnos sin perro y seguir con el contagioso problema de la rabia, cual película de zombies.

Que las competencias en urbanismo sean autonómicas es parte de la Constitución (Art. 148), que entre esas competencias vaya incluido el control de calidad de la edificación es, hasta cierto punto, discutible, ya que si una vivienda digna es un derecho (Art. 47), no está muy claro que el grado de dignidad pueda ser distinto en cada autonomía (digo yo), pero que la acreditación para que un laboratorio pueda medir esa dignidad dependa de cada autonomía… es complicado de entender.

Y si eso era extraño, todavía lo es más comprobar cómo, de un día para otro, y con la Ley Ómnibus en la mano, ya ni siquiera es necesario tener una acreditación para montar un laboratorio de ensayos, tan sólo una declaración responsable y un sistema de gestión de calidad.

¿Cúal es el problema?

Pues, básicamente, que en construcción cualquiera puede confirmar que los ensayos de rotura de probetas de hormigón o de doblado-desdoblado del acero verifican lo esperado. Y lo mismo ocurre con los ensayos de calidad para viales, se miran las actas, se comprueba si verifican los límites establecidos en los pliegos y ya está.

Pero la geotecnia no funciona así, en geotecnia el resultado de un ensayo no proporciona directamente la tensión admisible o la estabilidad de un talud, antes se requiere un análisis en conjunto de todos los datos para comprobar si son o no coherentes entre sí, y para eso necesitamos que los datos sean correctos, algo que, por muy acreditado que esté el laboratorio, no siempre se cumple.

¿Qué quiero decir?

Que si yo tengo una empresa de topografía, me encargan la medida exacta de un árbol centenario que, a ojo, tiene unos 15 metros y obtengo una altura de 10.000 km… tengo un problema, porque aunque el aparato esté perfectamente calibrado, la medida bien tomada y yo esté dispuesto a jurar que todo se ha hecho correctamente, también sé que el resultado está mal

Con la geotecnia ocurre justamente lo contrario. Las acreditaciones son útiles para comprobar que la muestra se extrae y ensaya correctamente, los acreditadores lo preguntan y comprueban todo, pero en ningún momento verifican si alguien es capaz de interpretar el resultado del ensayo y saber, a la vista de ese resultado, si el ensayo se ha hecho bien o mal.

Ese es el problema, no conocer el producto.

Hace unos días me decía un amigo que debía hacer un informe pericial y le habían dado unos resultados que no servían para nada, con lo que el juicio estaba totalmente perdido, eso si, su cliente se había ahorrado un dinero contratando el laboratorio más barato…

No es nuevo, conozco un laboratorio acreditado en el que la clasificación del suelo la decide el sondista, digan lo que digan granulometrías y límites de plasticidad, al igual que hay laboratorios acreditados entregando actas con ángulos de rozamiento de 75º y cohesiones efectivas de 200 MN, justificando esos resultados desde la más absoluta ignorancia con un «pues es lo que ha salido«, excusa que le recuerda a uno aquello de «una vez hemos eliminado todo lo probable, solo queda lo improbable«, y lleva a pensar en hombrecillos verdes empecinados en estropear los ensayos con nocturnidad, alevosía y peleas a navajazos entre kilopondios, Newtons y Pascales.

Evidentemente, todos esos errores pueden «explicarse» más o menos bien en el informe geotécnico, pero si se trata de un informe para edificación te encuentras de frente con el revisor del Organismo de Control Técnico que, aún siendo consciente de que los ensayos están mal, tiene entre manos una memoria -firmada y visada por un técnico responsable- que no se corresponde con unas actas -firmadas por un laboratorio acreditado-, lo cual le crea no pocos conflictos en su propia empresa.

Hacer un edómetro o un triaxial no es lo mismo que romper una piedra o doblar un hierro. Hay ensayos que requieren interpretación y ensayos que por si solos proporcionan un resultado, no darse cuenta es un error, un error que llevamos ya mucho tiempo señalando con el dedo… tiempo que las entidades acreditadoras han malgastado mirando el dedo.

Más información:

¿Las Normas UNE son de obligado cumplimiento?, ¿no deberían entonces ser gratuitas?

Grandes preguntas de la humanidad: ¿Son de obligado cumplimiento las normas UNE?, ¿por qué?, ¿dónde lo dice? En caso de serlo… ¿por qué hay que pagar?, se supone que la normativa obligatoria es gratuita, ¿no?. Y ya que estamos con el tema, ¿no deberían publicarse en el BOE, si fueran obligatorias?

¿Las normas UNE son de obligado cumplimiento?

Pues bien, pese a lo que podáis pensar, la solución es SI y NO al mismo tiempo, cual gato de Schrödinger. En teoría (o sea, legalmente), las normas UNE no son de obligado cumplimiento salvo que la Administración o los Pliegos lo exijan, es decir, que NO son obligatorias.

Hasta aquí de acuerdo, pero resulta que tanto la Administración como los Pliegos las piden por defecto, o sea que, en la práctica, las normas UNE SI son de obligado cumplimiento.

¿Tiene sentido pagar por algo que es obligado tener y cumplir?

No (pero sólo es mi opinión, claro).

Si la normativa legal obligatoria se puede descargar gratis, ¿por qué no las normas UNE?

Nadie lo sabe.

Es necesario que exista una normativa de referencia, eso ni se discute, pero el concepto de «pago por norma» ya no tiene sentido. En mi opinión debería «mutar» hacia alguna especie de «canon de normalización» aplicado a los trabajos que se hagan bajo normativa, pero pagar por unas normas que hay que seguir de modo obligatorio es absurdo.

[Actualización]

Si el obligado cumplimiento de las normas UNE ya es confuso, que su contenido sea «secreto comercial» y , además, confidencial, ya es kafkiano, ¿sabías que hay que cumplirlas sin divulgar su contenido…? Si, de verdad, no bromeo, eso dice la licencia.