Así funciona BIT (Borehole Inclination Tester) para medir la verticalidad de la perforación de pilotes

Borehole Inclinometer Tester BIT es el sistema de Piletest.com Ltd para comprobar la verticalidad de la perforación de los pilotes antes de hormigonar.

En este vídeo se muestra su funcionamiento práctico.

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Piletest también vende su equipo Pet mediante pago por uso

Piletest es uno de los principales fabricantes de equipos para ensayos de integridad de pilotes y cimentaciones profundas. PET (Pile Echo Tester) es su equipo de ensayo más popular, mediante el cual muchos ingenieros geotécnicos se inician en el negocio de los ensayos y pruebas de pilotes. PET realiza ensayos por el método sónico o de eco, conocido en algunos lugares como método “de impedancia”, que utiliza la onda generada por un martillo de mano al golpear sobre la cabeza del pilote.

La mayoría de los usuarios de Pet recuperan su inversión en muy poco tiempo y consiguen una alta rentabilidad económica, además de la satisfacción de sus clientes con el servicio de ensayo prestado con Pet. Pero otros potenciales usuarios se retraen a la hora de realizar la inversión en un Pet,  a pesar de que no es muy costoso, puesto que su previsión de realización de ensayos sónicos es pequeña a corto plazo, y resulta incierta a largo plazo.

Para ayudar a estos clientes, Pet ha lanzado el modelo PET-ECO (Pago Por Pilote) que vende por el sistema de pago por uso. La novedad consiste en que se adquiere un equipo Pet, igual en características de software y hardware a un Pet-USB normal, a un precio muy bajo, pero con limitación en el número de pilotes a ensayar. Una vez alcanzado ese límite de ensayos, para poder realizar más se debe comprar a Piletest una recarga de ensayos, por internet, tarjeta de crédito o PayPal. Y así sucesivamente cuando se agote esa recarga. Se trata de un método pensado para clientes potenciales que han conseguido un primer contrato de ensayos, pero no tienen confianza en poder seguir haciendo ensayos sónicos de pilotes con frecuencia. Más especificaciones aquí.

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Pruebas de carga rápida en pilotes por primera vez en España

Las pruebas de carga en pilotes permiten conocer su capacidad de carga última, o simplemente su comportamiento ante cargas conocidas. Se realizan en muchos proyectos para comprobar el diseño previo basado en cálculos analíticos que utilizan parámetros geotécnicos del suelo obtenidos mediante ensayos en laboratorio o mediante ensayos “in situ”. Las pruebas de carga también se utilizan directamente como base para el diseño posterior del pilotaje, según una tendencia que va tomando fuerza en las normas europeas de diseño de cimentaciones.

Tradicionalmente las pruebas de carga vertical de pilotes se han realizado por el método estático, cargando lentamente la cabeza del pilote mediante un cilindro hidráulico y midiendo el asentamiento que se va produciendo al incrementar la carga, obteniéndose así la curva carga-asiento. Estas pruebas estáticas son lentas y costosas, puesto que duran muchas horas o incluso días y que hay que disponer una estructura de reacción anclada al terreno mediante otros pilotes o micropilotes.

La aparición de los computadores y de la instrumentación electrónica trajo una alternativa a las pruebas de carga estática: las pruebas de carga dinámica, que son habituales en pilotes hincados, y que tambien se realizan en pilotes perforados. En las pruebas dinámicas se aprovecha la onda de impacto que genera el martillo en el pilote para captar la información de la resistencia que opone el suelo, mediante una instrumentación del pilote y un software informático adecuados.

Las pruebas de carga dinámica son una buena alternativa a las pruebas estáticas en los pilotes hincados, puesto que ya hay un dispositivo de carga disponible en obra, que es el martillo de hinca, lo que evita el elemento de reacción de las pruebas estáticas y permite hacer muchas pruebas de carga dinámica en un día. Pero en pilotes perforados no se tiene ese dispositivo de impacto en obra, lo que habitualmente requiere la elaboración de un dispositivo en obra, que implica tiempo y dinero, y hace que las pruebas de carga dinámica en pilotes perforados no suelan presentar ventajas prácticas con respecto a las pruebas estáticas convencionales.

Para poder realizar pruebas de carga más rápidas que las estáticas en los pilotes perforados nacieron hace tres décadas varios tipos de dispositivo de impacto amortiguado que permiten realizar otras pruebas de carga denominadas como semidinámicas o “rápidas”, que también se conocen por las siglas RLT (Rapid Load Test). Mediante estos dispositivos se aplica una carga de impacto amortiguada por diferentes métodos, con una duración de aplicación de la carga 10 veces superior a la de los martillos de hinca, lo que hace que no se genere onda de impacto y que el comportamiento del pilote sea más parecido al de una prueba estática. Las curvas carga-asiento, medidas directamente por la instrumentación durante la prueba, se suelen corregir para tener en cuenta los efectos de inercia del pilote y de comportamiento viscoso del suelo.

El dispositivo RLT más conocido es el Statnamic, que utiliza la fuerza generada por un cilindro de combustión interna instalado sobre la cabeza del pilote, con unos contrapesos como reacción. En Europa, Japón y Sudeste de Asia se van imponiendo otros dispositivos que no necesitan combustible para aplicar la carga, lo que les permite sortear las legislaciones medioambientales cada vez más restrictivas.

Uno de estos dispositivos es StatRapid, de Allnamics, que recientemente ha realizado las primeras pruebas de carga de pilotes por el método RLT en España. Las pruebas se han realizado por Allnamics, con un dispositivo StatRapid propio, en Barcelona con nuestra colaboración, sobre pilotes de 1,5 m de diámetro, alcanzándose cargas de 12 MN (1200 t).

La carga se aplica mediante una maza de masa modulable con caída libre regulable en altura, que impacta sobre un sistema de amortiguación formado por prismas de caucho. La medida de la carga aplicada se realiza mediante células de carga, y la medida del desplazamiento de la cabeza del pilote mediante acelerómetros y un nivel óptico automático.

Mediante una grúa de gran tonelaje se desplazaba el dispositivo completo de un pilote a otro preparado para la prueba, pudiéndose realizar así varias pruebas en un día.

StatRapid y otros métodos para pruebas de carga rápida en pilotes están amparados por la norma europea EN ISO 22477-10:2016 “Geotechnical investigation and testing – Testing of geotechnical structures – Part 10: Testing of piles: rapid load testing” (en fase de publicación por Aenor-UNE), y por la norma estadounidense ASTM D7383 – 10 “Standard Test Methods for Axial Compressive Force Pulse (Rapid) Testing of Deep Foundations”.

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Puedes hacer tomografía ultrasónica en un pilote con Chum

Chum de Piletest es utilizado en todo el mundo para realizar ensayos ultrasónicos “cross-hole” de integridad estructural de pilotes y cimentaciones profundas, método también denominado como “Cross-hole sonic logging” o CSL. Lo que no es tan conocido es que puedes utilizar el Chum para obtener tomografías ultrasónicas 2D o 3D de un pilote. Explico un poco más a continuación.

El sistema habitual de realización del ensayo consiste en ir moviendo el emisor y el receptor de ultrasonidos por el interior de los tubos embebidos en el pilote, mientras se van realizando barridos ultrasónicos horizontales en el plano definido por los dos tubos.

Obtenemos así las conocidas diagrafías o gráficas con una curva principal, la del primer tiempo de llegada de la onda o FAT “first arrival time”, y otras opcionales que indican la velocidad aparente de la onda, la energía relativa con la que llega, una “cascada” gráfica que visualiza las ondas, la amortiguación de la onda, y otras. Cuando entre el emisor y el receptor se encuentra una inclusión de un material diferente del hormigón del pilote, las ondas se reflejan y se refractan, por lo que en las gráficas se detecta un retraso en el FAT, una pérdida de energía de la onda, una disminución de su velocidad aparente, y otros efectos en otras curvas.

Con esa diagrafía sabemos que entre esos dos tubos hay algún cuerpo extraño. Dado que se suelen realizar varios barridos ultrasónicos combinando los tubos existentes por parejas, al final disponemos de varias diagrafías en varios planos verticales, que nos pueden permitir localizar aproximadamente la posición del cuerpo extraño en profundidad y en planta.

Con la tomografía 2D podemos mejorar la localización del cuerpo extraño detectado previamente mediante Chum. Es decir, sabremos si está más cerca del tubo de la derecha, del de la izquierda, o en el medio, y visualizaremos la posición aproximada, como se ve en la imagen adjunta. Se trata de una utilidad incluida de serie en el sistema Chum de Piletest.

Para poder generar esa imagen tomográfica en 2D, se deben realizar barridos ultrasónicos inclinados, intentando contornear la zona donde se encuentra  la inclusión detectada. Al disponer los dos cables de sendas poleas instrumentadas, el software Chum detecta en cada momento la profundidad del emisor y del receptor de ultrasonidos, por lo que puede trazar el segmento inclinado que los une y calcular su longitud y la velocidad aparente de la onda ultrasónica en ese recorrido. El software discretiza digitalmente el rectángulo entre los dos tubos en multitud de pixeles cuadrados, comprueba las velocidades aparentes de los pulsos que pasan por cada pixel, y llega así a saber cuales pixeles tienen retrasos en la llegada de la onda y cuales no. De este modo se consigue representar en 2D el contorno de la inclusión en esa diagrafía.

A continuación figura un caso de una tomografía 2D realizada por nosotros en una pantalla continua instrumentada con tubos sónicos, en la que se colocó un fallo artificial mediante una caja de llena de arena entre dos de los tubos. En la foto se puede ver la posición de la caja de arena entre los tubos 1 y 2. En el croquis en planta está reflejada la posición de los tubos y de la inclusión artificial, y en la gráfica figura la imágen tomográfica 2D obtenida, con la inclusión detectada en las proximidades del tubo 1, así como la parte superior de los tubos que sobresalía del hormigón. El software permite asignar códigos de colores a los pixeles en función del porcentaje de retraso de la onda ultrasónica, con lo que la zona de sombra a los ultrasonidos creada por la inclusión queda bien marcada.

La tomografía 3D con Chum se puede conseguir a partir de los datos de la tomografía 2D realizada previamente en un pilote en todas las combinaciones posibles entre cada dos tubos.

Toma de datos

Se realiza en la oficina con un software específico denominado CHUM 3DT de Piletest, que no viene de serie con el equipo Chum y debe adquirirse aparte.

De manera análoga al caso de tomografía 2D, el software discretiza el volumen del pilote en elementos cúbicos tridimensionales o vóxeles, y realiza un cálculo para determinar la velocidad de las ondas ultrasónicas que lo han atravesado. El resultado es un modelo tridimensional del pilote generado por el software Chum 3DT, que puede ser representado gráficamente mediante secciones longitudinales o transversales y mediante vídeos 3D en movimiento.En la foto figura un pilote antes de hormigonar en el que se han introducido fallos artificiales. En la siguiente imágen se ve la diagrafía convencional realizada previamente a la toma de datos para tomografía, dos secciones obtenidas con tomografía 3D y una imágen tridimensional. El modelo tridimensional 3D se puede ver en movimiento en el siguiente vídeo generado mediante el software CHUM 3DT.

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Piletest lanza nuevas versiones de software para Pet y Chum

El fabricante de sistemas de ensayo para determinar la integridad estructural de pilotes y cimentaciones profundas Piletest ha lanzado recientemente actualizaciones del software de sus populares CHUM y PET. El primero realiza ensayos ultrasónicos “cross-hole” a través de tubos embebidos en el hormigón, y el segundo ensayos sónicos con martillo de mano.

La nueva versión Chum V5.0.1 incluye las siguientes mejoras:

  • Total adecuación a la nueva versión de la norma ASTM D6760-16 “Standard Test Method for Integrity Testing of Concrete Deep Foundations by Ultrasonic Crosshole Testing”.
  • Nueva interfaz de usuario simplificada.
  • Se puede cambiar un pilote desde un sector a otro simplemente arrastrando el icono.
  • Las curvas de Energía y Atenuación se han combinado en una sola denominada Energía Relativa.
  • Las marcas que identifican zonas con tiempo de llegada y energía anómalas se han cambiado al lado izquierdo de la diagrafía, lo que resulta en una presentación más sencilla.
  • Se pueden añadir Observaciones favoritas. Clicando en la diagrafía se añade la profundidad correspondiente a la observación.
  • Se añade una opción de presentación de diagrafías en tomografía 2D.
  • Mejoras en la creación de informes.
  • Corrección de errores y mejoras de estabilidad y funcionamiento.

La nueva versión Pet V4.1.6 incluye las siguientes mejoras:

  • Se han añadido unas “marcas de repetición” que permiten comprobar si hay rebotes periódicos de la onda sónica.
  • Selección de Pet Bluetooth más simple.
  • Indicación de que los drivers USB están bien instalados.
  • Ayuda rápida para los principales comandos.
  • Se añade una opción para modificar el afilado de los picos de la curva en el menú “Modificar todos”.
  • La carpeta de proyecto permanece bloqueada mientras está abierta, para prevenir modificaciones accidentales que la renombren, muevan o borren.
  • Se han añadido opciones para incluir la curva FFT y la de amplificación en el informe.
  • Se ha añadido una opción para generar una tabla resumen de resultados.

Los usuarios de Piletest pueden actualizar su software descargando las nuevas versiones de la página web de Piletest http://www.piletest.com/uc_login.asp utilizando sus contraseñas de usuario. Si eres usuario y no encuentras tus contraseñas, puedes ponerte en contacto con nosotros a través de este formulario de contacto, o directamente con el fabricante Piletest.

Si ya tienes un equipo Pet y necesitas otro más, Piletest te ofrece un descuento importante

Piletest ha lanzado una campaña de verano para los usuarios de su popular equipo PET, que realiza ensayos sónicos de integridad estructural en pilotes.

Si ya tienes un Pet y quieres otro sin desprenderte del actual, en cualquiera de los dos modelos PET-USB o PET-BT, Piletest te ofrece un importante descuento sobre el precio de tarifa. Sólo para pedidos recibidos hasta el 31 de agosto de 2017. Para más información y para obtener una cotización personalizada, puedes utilizar nuestro formulario de contacto.

Y si lo que quieres es renovar tu PET actual, consiguiendo uno nuevo entregando el viejo a cambio, Piletest te ofrece un descuento del 50% sobre el precio de tarifa en tu área, sin límite de fecha.

Para cualquier consulta o para pedidos, puedes utilizar nuestro formulario de contacto.

Piletest se reserva el derecho a finalizar antes las ofertas sin ningún aviso previo.

Más información sobre ensayos de integridad de pilotes en nuestra web.

¿Cómo compruebo que mis pilotes prefabricados hincados tienen la resistencia suficiente?

Se hincan pilotes para la cimentación de estructuras en suelos blandos porque son muy cómodos de ejecutar. Lo puedes comprobar en este vídeo.

El diseño previo de los pilotes se realiza habitualmente mediante un cálculo analítico que  estima su resistencia por fuste y por punta en función de las características del terreno y que permite calcular la longitud del pilote a hincar. Otro método de diseño cada vez más extendido es el de la realización de unas pocas pruebas de carga previas.

Pero luego necesitamos algún sistema para comprobar que la resistencia del pilote ya hincado se corresponde con la que estaba prevista por el diseño previo. El método más antiguo es comprobar la penetración (o “rechazo”) del pilote tras una andanada de golpes con el martillo de hinca: parece lógico pensar que cuanto menos penetre el pilote, más resistencia tiene. Existen muchas fórmulas para calcular la resistencia del pilote a partir de la medición del rechazo. A continuación figura la fórmula de Hiley, que es la que recogen algunos códigos geotécnicos españoles, como la Guía de cimentaciones en obras de carreteras del Ministerio de Fomento de España, de donde está copiada la figura.

Como se puede observar en la fórmula y en la descripción de los parámetros que intervienen en ella, sólo hay un dato que se mide realmente, que es el rechazo, pero el resto son parámetros y coeficientes cuyo valor no siempre se conoce bien y que tienen una variabilidad grande, por lo que la fiabilidad del resultado de resistencia obtenido con estas fórmulas es muy grande. En consecuencia, los códigos exigen unos coeficientes de seguridad muy altos aplicables a los resultados de las fórmulas de hinca.

El desarrollo de los computadores, de los métodos numéricos de cálculo, y de la instrumentación electrónica, ha permitido avances notables en la comprobación de la resistencia de un pilote hincado mediante pruebas dinámicas de golpeo, hasta tal punto que las fórmulas de hinca están prácticamente prohibidas en los códigos geotécnicos de la mayoría de países avanzados.

En la figura siguiente, obtenida de la ROM 0.5-05 de Puertos del Estado, se esquematiza el modelo más popular desde hace décadas para el cálculo numerico y electrónico, que utiliza la ecuación de la onda que se propaga en un medio unidimensional. El modelo discretiza el pilote en varios tramos con masa y elasticidad, y la interacción en el fuste y en la punta entre esos tramos de pilote y el suelo se simula mediante esquemas de masas suspendidas, muelles y amortiguadores viscosos.

El programa de cálculo más conocido, que utiliza un modelo matemático de este estilo, es GRLWeap, cuya pantalla principal de entrada de datos se puede ver a continuación.

Con este tipo de programas se puede obtener la resistencia del pilote que corresponde a un determinado rechazo medido, con mayor precisión que con las fórmulas de hinca. Estos programas también permiten hacer simulaciones previas de una hinca completa, para comprobar si el martillo previsto podrá llevar el pilote hasta la profundidad esperada, con tensiones inducidas por el golpeo que sean admisibles, y estimar la duración de la hinca.

Todavía quedan parámetros en el cálculo que pueden tener una cierta variabilidad, como son los que se refieren a la eficiencia del martillo, y a las características de las diferentes capas de suelo en la zona en que está hincado el pilote. Si se realiza una hinca con el pilote instrumentado con acelererómetros y medidores de deformación, se pueden comparar los datos medidos con los que se habían estimado en el cálculo previo. De ese modo se pueden modificar los parámetros del programa para ajustar el modelo. En la siguiente figura se pueden observar dos curvas ajustadas, una de golpes necesarios para hincar 25 cm (que es una forma de medir el rechazo), y otra de la energía transmitida por el golpe a medida que el pilote va penetrando. Una vez ajustado el modelo, nos permite calcular un resultado de resistencia del pilote mucho más exacto.

Otra curva importante que se obtiene de este cálculo numérico es la denominada “curva de rechazo”, que para un pilote de tamaño y peso determinado, hincado a una determinada profundidad, con un martillo definido y con altura de caída específica, nos permite conocer la resistencia del pilote en función del rechazo medido.

La metodología más utilizada actualmente para comprobar la resistencia de pilotes hincados es la realización de pruebas de carga dinámica al cabo de unos días o semanas tras la hinca. Se dan golpes con el martillo de hinca al pilote, movilizando su resistencia por fuste y punta, captando las ondas generadas en el pilote mediante acelerómetros y medidores de deformación.

Ensayo dinámico de pilote hincado

Se obtienen así curvas de fuerza y velocidad como las de la figura siguiente, donde en la parte inferior se ha dibujado la onda de fuerza ascendente y la onda de fuerza descendente, que son la solución matemática de la ecuación de la onda.

Estas curvas de fuerza y velocidad captadas por la instrumentación durante la prueba permiten realizar unos cálculos simplificados de resistencia del pilote, cuyos resultados normalmente se obtienen inmediatamente en la pantalla del equipo de toma de datos. Pero lo usual es realizar unos cálculos más complejos con un modelo matemático similar al explicado arriba, modificando los parámetros del modelo para conseguir que la curva de fuerza del modelo se ajuste lo más posible a la real obtenida en el golpe de prueba. Una vez conseguido así el ajuste del modelo matemático, el programa realiza un cálculo estático en el modelo, obteniendo la resistencia movilizada en la prueba por fuste y por punta, y en cada uno de los segmentos en que se ha discretizado el pilote. El programa de este tipo más conocido es Capwap, de Pile Dynamics. A continuación figura una salida gráfica de este programa.

En definitiva, disponemos de metodologías variadas para comprobar la resistencia última de un pilote hincado, que prácticamente no incrementan el coste de la obra, y que permiten eliminar las frecuentes dudas que aparecen en este tipo de cimentaciones hincadas.

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Chum: La curva del FAT no tiene retrasos pero se pierde energía. ¿Qué está pasando?

El equipo Chum de Piletest se utiliza para la realización de ensayos ultrasónicos “cross-hole” de integridad de pilotes y cimentaciones profundas, a través de tubos huecos embebidos en el hormigón del pilote. Los resultados del ensayo se presentan mediante una gráfica con dos curvas principales, el FAT (First Arrival Time) o tiempo de llegada de la primera onda al receptor (en rojo), y la energía relativa con la que llega la onda (en azul).

Cuando la curva del FAT muestra un retraso y simultáneamente la de la energía manifiesta una pérdida, eso es una anomalía en los resultados que debe ser estudiada para deducir si hay un fallo real en el pilote. Otro caso que se puede producir es que el FAT no sufra retraso pero sí haya una pérdida de la energía relativa, como en la gráfica siguiente a unos 2 m de profundidad.

¿Cómo puede ocurrir esto y qué quiere decir? La explicación está en la figura siguiente, con dos fallos diferentes en dos pilotes. En el de la izquierda, el fallo está intercalado en la trayectoria recta entre los dos tubos, por lo que las ondas ultrasónicas que se reciben en el receptor no han podido hacer el camino más corto y han dado un rodeo, lo que alarga el tiempo de llegada y produce un retraso en la curva del FAT, simultáneamente a una disminución de la energía.

Pero si el fallo está fuera de la trayectoria recta entre los dos tubos, como en el pilote de la derecha, la curva del FAT no sufre retrasos, mientras que la de la energía sí que refleja pérdidas, ya que una parte de la onda no llega al receptor, como se aprecia en la siguiente simulación.

Se obtiene entonces una diagrafía como la del perfil 1-4 de arriba.

Puesto que la curva del FAT es el resultado principal del ensayo, lo que realmente estamos ensayando es el plano que forma cada pareja de tubos. Es por eso que las normas piden un número mínimo de tubos instalados en función del diámetro del pilote, habitualmente un tubo cada 30 cm de diámetro.

De este modo, los posibles fallos que no sean interceptados por los planos entre tubos, y que puedan quedar por tanto sin detectar por el método, serán de una dimensión reducida, dentro de los márgenes de tolerancia que cabe esperar para todo elemento estructural de hormigón armado, y más cuando se trata de elementos enterrados de ejecución complicada, que además disfrutan de coeficientes de seguridad amplios.

Más información sobre los métodos de ensayos de integridad de pilotes en nuestra web.

Para contactar con nosotros puedes utilizar el siguiente formulario.

Piletest estará presente en el 3º Congreso Internacional de Fundaciones Profundas

El fabricante de equipos para ensayos de pilotes y cimentaciones profundas Piletest estará presente en el 3º Congreso Internacional de Fundaciones Profundas que se celebrará en Santa Cruz de la Sierra (Bolivia) del 27 al 29 de Abril de 2017.

Los participantes en el Congreso podrán conocer personalmente los prestigiosos equipos PET y CHUM de Piletest para realizar ensayos sónicos con martillo de mano (o de “eco”) y ensayos ultrasónicos “cross-hole” en tubos embebidos (CSL), así como entrevistarse con sus creadores y plantearles todo tipo de cuestiones referentes a los ensayos de pilotes.

Los clientes y amigos de Piletest están invitados a una pequeña recepción la tarde del día 26 de abril. Rogamos a los interesados en participar en ella que nos lo comuniquen, para poder prepararla adecuadamente. Pueden utilizar nuestro email info@fernandeztadeo.com, o nuestro formulario de contacto.

Ahora puedes comprar un CHUM con un descuento del 20%

Aprovecha la oferta de primavera del fabricante Piletest para adquirir el equipo más utilizado en España y en muchos países para la realización de ensayos ultrasónicos “cross-hole” de integridad de pilotes y cimentaciones profundas a través de tubos huecos previamente instalados. Estos ensayos también son conocidos como de “transparencia sónica” o “en tubos sónicos”. En Estados Unidos se les denomina CSL (cross-hole sonic logging). Chum cumple la norma ASTM D6760. En este enlace puedes ver un vídeo del Chum trabajando en un pilote real.

¡Sólo hasta el 1 de mayo de 2017!

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