Resumen

Se presenta un desarrollo analítico para el estudio de propagación de ondas en pilotes con el fin de modelar el ensayo de integridad de pilotes de bajas deformaciones (PIT) cuando se presentan cambios de sección, considerando la disipación de energía en el material del pilote y por efecto de la interacción con el suelo. Se hace el análisis de la propagación de un pulso de onda de compresión para estudiar la continuidad y cambios de impedancia a lo largo del pilote. El modelo considera un elemento unidimensional de sección variable con tramos uniformes con fuerzas de fricción a lo largo, una fuerza de reacción en la base y un impulso transiente en la cabeza. Se evaluaron diferentes alternativas para la solución del problema y se seleccionó el método del análisis espectral. La solución se implementó utilizando el programa Matlab y se utilizó para modelar la prueba de integridad en pilotes con cambios de sección. Los parámetros del modelo analítico se calibraron a partir de modelos numéricos de interacción suelo-estructura y se validaron por comparación con resultados de pruebas reales.

1. INTRODUCCIÓN

Durante la construcción de cimentaciones profundas se presentan diferentes circunstancias que pueden llegar a afectar la forma final de los pilotes, contribuyendo a que no se alcance la profundidad, secciones transversales y calidad del material previsto en el diseño (Figura 1).

Para realizar el control de calidad de dichos elementos se utiliza un método que consiste en aplicar un impacto en la cabeza del pilote, el cual produce una onda de compresión de bajas deformaciones que se propaga a lo largo del pilote y se refleja en la punta del pilote o donde haya cambios de impedancia (sección o densidad del material). La señal de tiempo se registra en la cabeza del pilote con la que se pueden analizar las ondas reflejadas para interferir las condiciones del pilote [Carino, 2001], [Likins y Piscsalko, 2000]. Existen en el mercado equipos PIT (Pile Integrity Tester) compuestos por un martillo de mano, un acelerómetro y un computador que llevan a cabo la prueba de integridad de pilotes (Figura 2) [PDI, 2003].

Los golpes dados por el martillo generan una onda de esfuerzos que recorre el pilote y sufre reflexiones al encontrar variaciones de las características del material en cuanto a sección transversal o densidad. Dichas reflexiones son percibidas por el acelerómetro y procesadas por el computador del equipo para ser convertidas en una señal de fácil interpretación.

Aun cuando el método es el más usado por ingenieros geotecnistas para determinar la continuidad y estimar la forma del pilote bajo el suelo [Massoudi, 2004], [Morgano, 1996], [Rausche, 1979], en algunos casos presenta dificultades en la interpretación de la señal asociadas a la interacción suelo-pilote, variación de densidad del material y grandes cambios de sección cerca de la cabeza del pilote [Chernaukas y Paikowsky, 1999].

• Materias:Propagación de ondas Modelos matemáticos Mecánica de suelos Industria de la construcción Análisis espectral Simulación por computador
• Subjects:Wave propagation Mathematical models Soil mechanics Construction industry Spectrum analysis Computerized simulation
• Palabras claves:Propagación de ondas; Análisis espectral; Prueba de integridad de pilotes
• Keywords:Wave propagation; Spectral analysis; Pile integrity test