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Nuevas recomendaciones DFI para evaluación de resultados de ensayos ultrasónicos «cross-hole» en pilotes

Los ensayos ultrasónicos «cross-hole» o Crosshole Sonic Logging (CSL) se utilizan cada vez con más frecuencia para la evaluación rutinaria de la calidad de los pilotes perforados y hormigonados «in situ» una vez construidos. Mediante estos ensayos se trata de identificar irregularidades como inclusiones de suelo, estrechamientos, punta contaminada, segregación en el hormigón, huecos y otros fallos que pueden afectar negativamente al comportamiento estructural de la cimentación. En muchos casos, los resultados de estos ensayos se utilizan incorrectamente como criterio único de aceptación o rechazo del pilote acabado.

A la vista de la disparidad de criterios que existen para realizar la evaluación de los resultados de estos ensayos, y de los litigios y discusiones que como consecuencia se generan a la hora de aceptar o rechazar los pilotes, el Deep Foundations Institute (DFI) norteamericano ha publicado unas recomendaciones sobre terminología y criterios de evaluación del ensayo ultrasónico «cross-hole» que llevan por título «Terminology and Evaluation Criteria of Crosshole Sonic Logging (CSL) as applied to Deep Foundations» que se pueden descargar gratuitamente en este enlace.

Los objetivos de este documento son: revisar los avances realizados en las últimas décadas y la práctica actual del ensayo, proponer criterios de evaluación de sus resultados y educar a los ingenieros y técnicos involucrados en cimentaciones profundas en la interpretación razonable de los ensayos. Su principal conclusión es que el ensayo ultrasónico «cross-hole» no puede ser el único elemento de juicio para decidir la aceptación o rechazo de un pilote.

El documento ha sido redactado por un comité de variados expertos en diseño, normalización, ejecución y ensayos de pilotes, que ha trabajado durante tres años en este texto conciso de solo 17 páginas, y ha sido sometido a varios procesos de revisión por otras entidades y a una consulta pública.

Las normas existentes para la realización de este ensayo, como la ASTM D6760, se refieren principalmente al equipamiento técnico y al procedimiento de ejecución del ensayo, y dejan el tema de la aceptación o rechazo del pilote al criterio del ingeniero responsable de la cimentación. El criterio de interpretación del ensayo más tradicional dice que la aparición de retrasos del 20% en el tiempo de llegada de la onda ultrasónica constituye el umbral de indicación de la existencia de un fallo entre los dos tubos instalados en el pilote, por los que se introducen los transductores ultrasónicos.

Los modernos sistemas de ensayo permiten análisis numéricos y gráficos avanzados como la tomografía, descrita en esta entrada de nuestro blog, la cual también necesita que se establezcan unos umbrales de identificación de fallos.

El documento DFI insiste en la adopción de la terminología Anomalía – Fallo – Defecto, que figura en la norma ASTM citada, para superar la confusión que muchas veces crea la utilización indiscriminada de términos como defecto o fallo en los informes de resultados de los ensayos. Ver en esta otra entrada del blog. Esta terminología también es la aceptada en España por la Monografía del Cedex “Recomendaciones para la ejecución e interpretación de ensayos de integridad de pilotes y pantallas “in situ”, como se explica en esta otra entrada del blog titulada ¿Qué quiere decir que en los ensayos de integridad de pilotes aparecen anomalías?

Anomalía, fallos y defectos

Las recomendaciones DFI incluyen unos nuevos criterios de clasificación de los resultados del ensayo ultrasónico «cross-hole», que puedan servir como orientación al ingeniero responsable en el proceso de aceptación de una cimentación. Están basados en la experiencia existente y utilizan los resultados del ensayo en términos de Primer tiempo de llegada de la onda o FAT (First Arrival Time), y de Energía Relativa de la onda. Una vez eliminada la posibilidad de que haya habido un error en el funcionamiento del equipo o en el procedimiento de realización del ensayo, cada perfil ultrasónico entre dos tubos, también denominado como «diagrafía», se puede clasificar en una de las siguiente tres categorías:

  • Clase A: Resultados del ensayo aceptables.
  • Clase B: Resultados del ensayo condicionalmente aceptables.
  • Clase C: Resultados del ensayo muy anormales.

La definición de las clases está indicada en la figura siguiente mediante un código de colores.

A continuación se describen estas categorías:

Clase A: Resultados de ensayo aceptables

En toda la altura del perfil, el FAT se incrementa en menos del 15% con respecto a su valor medio local, Y la energía relativa se reduce en menos de 9 dB de su valor medio local. No es necesario ningún estudio adicional.

Clase B: Resultados de ensayo condicionalmente aceptables

El FAT se incrementa entre el 15% y el 30% con respecto a su valor medio local, Y la energía relativa se reduce en menos de 12 dB de su valor medio local.

O

El FAT se incrementa en menos del 15% con respecto a su valor medio local, Y la energía relativa se reduce en más de 9 dB de su valor medio local.

Se necesita realizar una evaluación de los resultados anómalos para establecer su repercusión en el comportamiento del pilote, considerando el número de perfiles o diagrafías que aparecen como Clase B a una determinada profundidad, para lo cual el ensayador debe indicar cuales son los perfiles afectados y entre qué profundidades lo están. Conviene recordar que se trata de una clasificación de los resultados del ensayo, no de una clasificación del pilote. Es decir, el ensayo no clasifica un pilote como «Clase B», sino que sugiere posibles fallos en el pilote, para que el responsable de la cimentación realice una evaluación de la incidencia de ese posible fallo en el comportamiento de la cimentación.

Clase C: Resultados del ensayo muy anormales

El FAT se incrementa en más del 30% con respecto a su valor medio local.

O

El FAT se incrementa en más del 15% con respecto a su valor medio local, Y la energía relativa se reduce en mas de 12 dB de su valor medio local.

Se necesita realizar una evaluación de los resultados anómalos para establecer su repercusión en el comportamiento del pilote, considerando el número de perfiles o diagrafías que aparecen como Clase C a una determinada profundidad, para lo cual el ensayador debe indicar cuales son los perfiles afectados y entre qué profundidades lo están. Conviene recordar que se trata de una clasificación de los resultados del ensayo, no de una clasificación del pilote. Es decir, el ensayo no clasifica un pilote como «Clase C», sino que sugiere posibles fallos en el pilote, para que el responsable de la cimentación realice una evaluación de la incidencia de ese posible fallo en el comportamiento de la cimentación y adopte las decisiones oportunas. En este caso de Clase C, es más probable que se necesiten reconocimientos adicionales invasivos en el pilote, y también que el pilote finalmente necesite una reparación o sustitución.

En resumen, el especialista en ensayos de pilotes es responsable de realizar unos ensayos según los procedimientos normalizados, de presentar unos resultados en forma de diagrafías con, al menos, el tiempo de llegada y la energía de la onda. Pero no es responsable de decidir la aceptación final del pilote. El ingeniero responsable de la obra es quien debe aprobar la cimentación, en base a los resultados de los ensayos y también en base al resto de información disponible, como el dimensionamiento de proyecto, los partes de ejecución de los pilotes, los ensayos de materiales, los informes de supervisión de ejecución, y otras posibles informaciones relevantes.

Se pueden encontrar más consideraciones sobre las actuaciones a seguir cuando aparecen anomalías en los ensayos de integridad de pilotes en esta otra entrada del blog.

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Oferta fin de año de venta del equipo chum de piletest

Piletest ofrece un descuento de 3000 USD (dólares USA) en el precio de su popular equipo Chum para realización de ensayos ultrasónicos «cross-hole» de integridad de pilotes. Oferta limitada a solo tres equipos y de duración hasta 24 de diciembre de 2019. Se aceptarán peticiones por riguroso orden de recepción.

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Próximo curso online sobre ensayos y pruebas de pilotes

Cada vez es más frecuente la utilización de cimentaciones profundas para soportar edificios y estructuras, debido a que se construye mucho sobre suelos blandos, y a que las cargas que se transmiten a la cimentación son más pesadas. Se utilizan técnicas complejas para ejecutar las cimentaciones profundas, y todas ellas se caracterizan por realizar una construcción enterrada y oculta, que resulta difícil de controlar e inspeccionar. Los ensayos de integridad ayudan a detectar los eventuales fallos ocultos en los pilotes y las cimentaciones profundas, y las pruebas de carga permiten conocer su comportamiento bajo carga y su resistencia última.

Prueba de carga estática en pilote de gran diámetro

Para dar respuesta a la demanda de formación y capacitación en estos temas, vamos a impartir un curso online en febrero y marzo de 2020 a través de la plataforma de internet especializada Ingeoexpert.

Para más información e inscripciones puedes visitar la página web del curso pinchando en este enlace.

Ensayo ultrasónico «cross-hole» (CSL)

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News nº 15

En el siguiente enlace puedes encontrar nuestro nuevo Boletín de Noticias sobre Ensayos y Pruebas de Pilotes.

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Vídeos del equipo Chum de Piletest ensayando pilotes

CHUM es conocido en el ámbito del control de calidad de pilotes y cimentaciones profundas por ultrasonidos como un equipo fiable, fácil de usar y de gran rendimiento. Se trata por tanto de una inversión muy rentable para laboratorios, ingenierías y constructores de cimentaciones profundas.

En este vídeo, elaborado por el fabricante de equipos Piletest, puedes ver al Chum trabajando en pilotes reales.

El vídeo está en inglés con subtítulos en español, que están activados por defecto. En caso de que no salieran, se activan en un botón situado abajo a la derecha de la imagen.

Otro vídeo con figuras animadas es este.

Este es el equipo que nosotros hemos utilizado desde hace más de 15 años para realizar los ensayos ultrasónicos «cross-hole» de integridad estructural de pilotes y pantallas continuas de hormigón, y que también hemos suministrado a varias decenas de clientes en España, Portugal, Argentina, Chile, Bolivia, Panamá, Colombia, Ecuador, Perú, Guatemala, Nigeria, Angola y Mozambique.

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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 contínua 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 imagen 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.

Para más información y petición de cotización puedes utilizar nuestro formulario de contacto.

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.

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.

CFT & Asoc colabora con la UPC en proyecto de investigación sobre pilotes

chum_cLa Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) lidera un proyecto de investigación para el desarrollo de tipologías de pilotes más respetuosos con el medio ambiente. UPC ha confiado a CFT & Asoc. la realización de los ensayos de integridad de los pilotes de prueba que se construyeron expresamente para este proyecto dentro del recinto de la obra del nuevo túnel viario de la plaza de Les Glòries de Barcelona.

En concreto, hemos realizado ensayos de tipo ultrasónico «cross-hole» en tubos embebidos en el hormigón del pilote, y ensayos sónicos con martillo de mano o de eco, utilizando equipos electrónicos y software de la casa Piletest modelos CHUM y PET.

Los ensayos ultrasónicos se han realizado a través de 8 tubos repartidos por la periferia del pilote, habiendo obtenido 28 diagrafías ultrasónicas correspondientes a 28 perfiles posibles por combinación entre diferentes parejas de tubos.

pet_aLos ensayos sónicos se han realizado colocando el sensor en diferentes puntos de la cabeza del pilote y dando golpes con el martillo de mano en otros puntos previamentes establecidos.

Para más información sobre los métodos de ensayo de integridad de pilotes y los equipos que los realizan puedes leer un artículo técnico nuestro descargable en esta otra entrada del blog, o utilizar nuestro formulario de contacto exponiendo tu consulta.