Si eres usuario de un equipo Chum de Piletest para realizar ensayos ultrasónicos «cross-hole» o de transparencia sónica en pilotes y módulos de pantalla, seguramente te has preguntado muchas veces como puedes comprobar de una manera rápida y sencilla que tu equipo está funcionando correctamente.
En este vídeo creado por Piletest podrás ver las explicaciones de Erez Amir para realizar una comprobación rápida de los transductores ultrasónicos del Chum y de sus cables. En los botones de abajo a la derecha puedes poner subtítulos y traducirlos automáticamente al español. Simplemente se trata de comprobar el tiempo que tardan las ondas ultrasónicas en llegar desde el emisor al receptor, conociendo su velocidad de propagación en el aire y la separación entre los transductores.
En este otro vídeo, Erez nos explica como comprobar que las poleas instrumentadas, que se utilizan en la medida de la profundidad del transductor ultrasónico dentro del tubo hueco embebido en el hormigón, funcionan correctamente. Como se puede ver en el vídeo, la comprobación está basada en que cada vuelta de polea nos tiene que marcar 100 unidades de lectura en la pantalla del programa.
Hay que tener en cuenta que no se trata de una calibración de la medida de la profundidad, sino simplemente de una verificación del funcionamiento mecánico de la polea instrumentada. La calibración de la polea para obtener los metros de cable que están pasando por ella hay que hacerla mediante el procedimiento que figura en el menú específico del programa Chum. Erez lo explica en este otro vídeo.
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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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En mayo de 2018 se realizaron en las Islas Azores dos congresos geotécnicos de primer nivel, el 16 Congreso Nacional de Geotecnia de Portugal y las 6ª Jornadas Luso Españolas de Geotecnia. Una de las presentaciones más novedosas fue la que realizó el ingeniero español Nicolás Moscoso del Prado Mazza, titulada «Rapid Load Testing: una técnica eficiente para pruebas de carga en pilotes», según un artículo firmado conjuntamente con Marcel Bielefeld, de Allnamics (Países Bajos) y Carlos Fernández Tadeo, de CFT & Asociados (España).
Las pruebas de carga rápida (RLT) o quasi-estáticas iniciaron su desarrollo hace 30 años, y disponen ya de 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 de norma estadounidense ASTM D7383 – 10 “Standard Test Methods for Axial Compressive Force Pulse (Rapid) Testing of Deep Foundations”.
El artículo presenta una revisión de las pruebas de carga rápida de pilotes, proporcionando una perspectiva histórica de su desarrollo hasta nuestros días, así como las bases teóricas del método. También contiene algunos estudios de caso. Se puede encontrar y descargar en nuestra página de Documentos.
En 2017 se realizaron las primeras pruebas de carga rápida en pilotes de gran diámetro en España, realizadas por Allnamics en el Puerto de Barcelona. En sólo una semana, Alnamics realizó con éxito 25 pruebas de carga rápida de 10 MN (1.000 t) de carga.
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PET (Pile Echo Tester) es el popular equipo de Piletest para la realización de ensayos sónicos o de eco con martillo de mano para comprobación de la integridad estructural de pilotes.
En este vídeo se puede apreciar su sencillo manejo y su facilidad para generar informes.
PET es el equipo más utilizado en España para este tipo de ensayos de eco sónico y también se utiliza en casi todos los países de América Latina. Para más información puedes utilizar nuestro formulario de contacto.
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.
En nuestra página de Documentos encontrarás varios artículos técnicos sobre estas pruebas en Barcelona, publicados en congresos y en revistas geotécnicas españolas, estadounidenses y holandesas.
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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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.
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Los ensayos de integridad estructural de pilotes se utilizan para detectar posibles fallos en el pilote terminado. El método de ensayo más efectivo es el ultrasónico «cross-hole» en tubos embebidos en el hormigón del pilote, también conocido por sus siglas en ingles «CSL» (cross-hole sonic logging) y como método de «transparencia sónica».
El equipo Chum de Piletest es el más utilizado en España para realizar este tipo de ensayos en pilotes. En el siguiente vídeo se muestra el caso de un fallo en un pilote detectado mediante un equipo Chum en Georgia.
Si necesitas contratar a un especialista para realizar ensayos de este tipo, no dudes en contactar con nosotros. Y si lo que estás pensando es en hacer los ensayos tú mismo con tu propio equipo Chum, también te podemos suministrar uno y ayudarte con la formación en su manejo y en la interpretación de los resultados. Puedes contactar con nosotros mediante este formulario de contacto.
Si no puedes ver bien el vídeo, pincha aquí y lo verás directamente en YouTube.
Hemos tardado un poco, pero ya tenemos los vídeos de las presentaciones realizadas por internet el pasado 27 de febrero de 2014 con explicaciones y demos de como tratar datos geotécnicos en entornos SIG y Web, así como sobre la integración de gINT en programas de diseño de obra civil de Bentley.
Las tres presentaciones están contenidas en dos videos que figuran a continuación:
VÍDEO 1
gINT, SIG y datos geotécnicos en Web. Introducción de Carlos Fernández Tadeo. 6 minutos.
gINT, SIG y datos geotécnicos en Web. Demo de Johnny Martel. 38 minutos.
VÍDEO 2
gINT Civil Tools. Integración de gINT con productos Civil de Bentley. Demo de Eva Cantarero. 25 minutos.
Aquí están los dos vídeos.
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Esta es una pregunta que me hacen a menudo las personas interesadas en la placa de carga dinámica HMP-LFG que suministramos para el control de calidad de la compactación de terraplenes, rellenos y capas granulares (ver arriba nuestro catálogo).
La respuesta genérica es: todavía no puedes eliminar la placa estática, pero la placa dinámica te puede ayudar mucho. A continuación paso e explicar que quiero decir. La placa de carga dinámica es un instrumento muy útil para comprobar el módulo de deformación de explanadas y capas granulares de pavimentos, que hasta hace pocos años solo se se podían medir mediante las placas de carga estáticas. El módulo de deformación es uno de los parámetros que se debe medir «in situ» para comprobar la calidad de la compactación recién realizada, y sus valores mínimos están especificados en los artículos correspondientes del pliego general de condiciones para obras de carreteras español PG3 y en la Instrucción de Carreteras del Ministerio de Fomento de España.
En esta otra entrada del blog encontrarás una explicación de las diferencias entre los módulos de deformación que miden ambos tipos de placa.
Los códigos españoles citados antes especifican el control de calidad de la compactación mediante medidas de la densidad «in situ» tipo Proctor y medidas del módulo de deformación. Las medidas de densidad se realizan con rapidez mediante densímetros radiactivos, pero las medidas del módulo de deformación realizadas con la placa de carga estática son lentas, requieren equipo pesado (camión cargado de reacción) y pocas veces están digitalizadas y automatizadas.
La placa de carga dinámica permite ensayar muy rápidamente una gran cantidad de puntos y obtener su módulo de deformación dinámico, con resultados inmediatos a pie de obra y con posibilidad de confeccionar los informes en la oficina de manera casi automática. ¿Cómo se están utilizando en España estas ventajas de la placa dinámica? Al principio de la obra se establecen correlaciones entre ambos tipos de placa en los suelos habituales en ella, y a partir de entonces se utiliza preferentemente la placa dinámica, ya que es la que da más rendimiento, permite muestrear más puntos de la superficie a controlar, y da los resultados al momento. Además, tiene la ventaja de no estar sometida a la costosa y complicada legislación sobre instalaciones radiactivas que afecta a los densímetros radiactivos.
En este artículo de Adif y varias ingenierías se encuentran estudios de correlaciones entre módulos efectuados en obras ferroviarias en España.
El paso siguiente será que las medidas del módulo de deformación dinámico con placa de carga dinámica sean incluidas en los códigos técnicos españoles, como ya lo están en Alemania y en otros países centroeuropeos. En este artículo nuestro en español se explica con detalle como es la práctica alemana de ulilización de la placa de carga dinámica, con sus frecuencias de muestreo y los valores especificados para las diferentes capas de la subestructura ferroviaria, tanto del módulo estático Ev2 como del módulo dinámico Evd.
Si trabajas en aspectos geotécnicos de proyectos problemente utilizas Plaxis, el programa más popular de elementos finitos 3D con aplicación en geotecnia. gINT es el software para tratamiento de datos del terreno y presentación de informes geotécnicos más utilizado en el mundo, y te puede ayudar a generar el modelo del terreno en Plaxis 3D. Los sondeos y los diferentes niveles geotécnicos que aparece en ellos se pueden pasar directamente de gINT a Plaxis. En el siguiente video se explica como.
Está realizado por Salvatore Caronna, el creador de gINT y uno de los mayores expertos mundiales en informática aplicada a los reconocimientos y datos geotécnicos.
Si utilizas Plaxis, pide que los resultados de los reconocimientos geotécnicos te los presenten en ficheros gINT, o en alguno de los muchos formatos compatibles con gINT, como es el caso del formato británico AGS, de LogPlot, hojas Excel, archivos de texto, bases de datos, y otros. Desde gINT exportas a Plaxis como indica el video, y te ahorrarás bastante trabajo.
