El ensayo de carga con placa es una prueba in situ destinada a evaluar la capacidad portante y la deformabilidad del terreno, así como de capas de relleno compactadas. Consiste en aplicar cargas incrementales sobre una placa rígida apoyada en la superficie del terreno y registrar los asientos producidos, con lo que se obtiene la relación entre tensión y deformación. Los resultados permiten calcular el módulo de reacción de la placa, un parámetro clave para el control de compactación en obra y la verificación del diseño de cimentaciones y firmes. Este artículo desarrolla, en secuencia operativa, el principio mecánico del ensayo, la preparación del terreno y del equipo, el procedimiento por etapas, el cálculo del módulo, los criterios de aceptación conforme a ASTM D1194 y UNE 103-407, y sus aplicaciones en control de obra.
Principio y mecanismo
El fundamento del ensayo radica en la teoría de la elasticidad aplicada a un semiespacio elástico. Al cargar una placa rígida de área conocida, el terreno experimenta asientos proporcionales a la tensión aplicada dentro del rango elástico. La representación gráfica de la presión de contacto frente al asiento genera la curva carga-asiento, cuya pendiente en el tramo aproximadamente rectilíneo refleja la rigidez del suelo. En la primera carga se obtiene el módulo Ev1, y tras descargar y recargar, el módulo Ev2. La comparación entre ambos valores informa sobre el grado de compactación alcanzado. El mecanismo se apoya en gatos hidráulicos que transmiten la fuerza mediante reacción contra un vehículo pesado o una estructura de contrapeso, mientras un sistema de medición registra los desplazamientos con resoluciones milimétricas. La interpretación exige distinguir el comportamiento elástico recuperable del asiento plástico permanente, ya que ambos componentes condicionan la respuesta del terreno.
Preparación
del terreno y equipo de ensayo
Antes de iniciar la prueba se debe nivelar y limpiar la superficie, eliminando la capa superficial suelta hasta alcanzar el plano de apoyo representativo del material que se desea evaluar. Es recomendable enlechar con yeso o mortero de azufre la zona de contacto para que la placa descanse sobre una superficie plana y uniforme. El equipamiento comprende una placa circular de acero, habitualmente de 300, 450 o 600 mm de diámetro según la norma aplicada; un gato hidráulico con manómetro calibrado; extensímetros mecánicos o transductores de desplazamiento con soporte de referencia independiente; y un sistema de reacción con masa suficiente. Todos los instrumentos de presión y desplazamiento deben contar con certificados de calibración vigentes. Conviene verificar que el soporte de los comparadores quede fuera de la zona de influencia de la carga, separado al menos una distancia igual a dos veces el diámetro de la placa, de modo que las lecturas no resulten distorsionadas por el hundimiento del terreno circundante.
Procedimiento del ensayo por etapas
La ejecución comienza con la aplicación de cargas por incrementos sucesivos, generalmente en escalones regulares de presión, manteniendo cada escalón hasta que la velocidad de asiento se estabilice o durante el tiempo fijado por la norma. Se registran presión y asiento en cada nivel, construyendo la primera rama de carga. Alcanzada la tensión máxima prevista, se procede a la descarga por etapas análogas, anotando los asientos de rebote. Seguidamente se repite el ciclo de carga para obtener la segunda rama. Durante toda la secuencia deben controlarse la horizontalidad de la placa, la estabilidad del sistema de reacción y la ausencia de vibraciones que alteren las lecturas. Si el asiento supera el límite admisible antes de completar los escalones, se interrumpe la prueba y se consigna la carga máxima alcanzada. Al finalizar se levanta un croquis de la posición del ensayo y se comprueba el estado de los puntos de medida antes de retirar el equipo.
Cálculo del módulo de reacción
El módulo de reacción se determina a partir del tramo rectilíneo de la curva presión-asiento. Se traza la secante que ajusta los puntos entre dos cotas de asiento definidas por la norma, obteniendo la pendiente media del tramo. El módulo Ev se calcula aplicando la expresión derivada de la solución elástica de una placa circular, que relaciona la variación de presión, el diámetro de la placa, el coeficiente de Poisson del terreno y la variación de asiento correspondiente. Repitiendo el cálculo para la primera y la segunda carga se obtienen Ev1 y Ev2. La relación Ev2/Ev1 expresa la calidad de la compactación: un valor cercado a la unidad indica un material bien compactado, mientras que valores altos revelan deformaciones plásticas remanentes. Los cálculos deben acompañarse de la curva completa, del detalle de escalones y de las condiciones de humedad del terreno en el momento de la prueba, elementos todos necesarios para la trazabilidad del resultado.
Criterios
de aceptación y normas aplicables (ASTM D1194, UNE 103-407)
La norma ASTM D1194 regula la determinación de la capacidad portante de suelos in situ mediante placa de carga, describiendo el equipo, los escalones de carga y la presentación de resultados en forma de curva presión-asiento. Por su parte, la norma UNE 103-407 específica el ensayo para la determinación, in situ, del módulo de reacción del terreno, con el esquema de doble carga propio del control de compactación de rellenos. La aceptación se basa en dos vertientes: el valor absoluto del módulo Ev2 frente al requerido en el proyecto, y el cociente Ev2/Ev1 respecto al límite máximo especificado. Cuando el cociente excede el límite, se suele exigir una compactación adicional del tramo y la repetición del ensayo. Los informes deben incluir identificación del punto, cota, descripción del material, condiciones de humedad, diámetro de placa empleado, tablas de lecturas, curvas obtenidas y módulos calculados, con mención expresa de la norma seguida.
Aplicaciones
en obra y control de compactación
En obra, este ensayo se emplea para verificar rellenos estructurales, plataformas de terraplenes, capas de firme y zanjas de conducciones, donde la uniformidad de la compactación condiciona el comportamiento a largo plazo. Frente a los ensayos de densidad in situ, la placa de carga aporta una respuesta global de deformabilidad, no solo de densidad relativa, lo que resulta valioso en suelos granulares y en materiales tratados. Sus resultados sirven para decidir la aceptación de tramos, la necesidad de paso adicional de compactadores o la revisión del procedimiento constructivo. También se aplica en la caracterización de apoyo de cimentaciones superficiales y en comprobaciones previas a la pavimentación. Como limitaciones, conviene recordar que el ensayo explora una profundidad de influencia limitada, del orden de dos diámetros de placa, por lo que en rellenos de gran espesor debe complementarse con sondeos, ensayos de penetración y controles de densidad por capas durante la ejecución.
FAQ
¿Cómo
se gestiona la solicitud de un ensayo de carga con placa y qué conviene comunicar?
El solicitante debe indicar la localización y cota de los puntos, el tipo de material y la norma de referencia (ASTM D1194 o UNE 103-407), junto con el acceso de la maquinaria y el sistema de reacción disponible. Es clave acordar el número de ensayos, el diámetro de placa y los valores de aceptación exigidos en proyecto antes del desplazamiento a obra.
¿Qué
factores influyen en el coste del ensayo de carga con placa?
El coste depende del número de puntos, de la distancia a obra, de la necesidad de vehículo de reacción y del tiempo de estabilización de cada escalón de carga. La repetición de ensayos por incumplimiento de criterios y los trabajos de nivelación previa también incrementan la partida, así como la ejecución en jornadas no habituales.
¿Cómo
se actúa ante resultados dudosos o discrepancias en los módulos de reacción obtenidos?
Se revisan la calibración de los instrumentos, el asiento del sistema de referencia y el cumplimiento de los tiempos de estabilización de cada escalón. Si la anomalía persiste, se repite el ensayo en un punto adyacente bajo las mismas condiciones y se contrastan la curva carga-asiento y el cálculo de Ev1 y Ev2; el criterio de aceptación final se aplica conforme a la norma y a lo especificado en proyecto.