El documento describe varias técnicas de pruebas no destructivas aplicadas a estructuras de concreto armado y materiales de construcción. Estas técnicas incluyen inspecciones pacométricas, esclerométricas, termográficas y ultrasónicas, así como muestreo destructivo. Los resultados de las pruebas no destructivas se comparan con los resultados de pruebas mecánicas destructivas para evaluar la resistencia y características de los materiales.
1. Pruebas no destructivas sobre estructuras
en concreto armado, mampostería y
materiales pétreos
Angelo Tatì
Laboratorio di Qualificazione Materiali e Componenti
ENEA C.R. Casaccia SSPT USER SITEC
ECRO
7 Nov 2017
Gualadajara, Jalisco
Protocollo Bilaterale di Cooperazione Scientifica e Tecnologica tra
Italia e Messico
angelo.tati@enea.it
angelo.tati@enea.it
2. Aplicaciones de las pruebas no destructivas en
ingeniería civil y Bienes culturales
q Levantamiento geométrico ( Forma-Volumen )
q Exámenes visuales (Patrón de fisuras)
q Endoscoía (Paramentos murales o basamentos de esculturas)
q Termografía (Desprendimiento del intonaco, humedad, gradientes térmicos)
q Exámenes sonoros ( Integridad de elementos estructurales, continuidad matérica
, materiales pétreos)
q Exámenes ultrasonoros (Concreto armado, esculturas de bronce, objetos
metálicos)
q Corrientes parásitas (grietas en el metal y búsqueda de zonas soldadas, barras de
refuerzo)
3. Premisa
Premisa
Diagnóstico
Pacometría
Esclerometría
Termografía
Ultrasonido
Muestreo
Recolección de
datos
Conclusiones
Preliminarmente, se requiere una supervisión cuidadosa para
planificar mejor las actividades que se realizarán.
El estudio inicial también se utilizará para programar todo el
trabajo posterior, tanto en términos del tipo y número de
investigaciones que se realizarán, como en términos de tiempos de
implementación y métodos de procesamiento de datos que se
llevarán a cabo más adelante.
• Fase preliminar
• Fase de adquisición de datos
• Procesamiento de datos
Pruebas no destructivas en el Sector Civil
4. DIAGNÓSTICO
• Pruebas destructivas
Preveen el muestreo en diferentes áreas del producto que se
analiza
• Pruebas no destructivas
Se llevan a cabo sin tomar partes significativas de material
Las prueba no destructivos combinan las siguientes ventajas
potenciales:
• Conservación íntegra del objeto;
§ Información global;
§ Capacidad de proporcionar datos cualitativos y cuantitativos;
Premisa
Diagnóstico
Diagnóstico
Pacometría
Esclerometría
Termografía
Ultrasonido
Muestreo
Recolección de
datos
Conclusiones
5. Diagnóstico no destructivo
Inspección pacométrica
Inspección esclerométrica
Inspección termográfica
Inspección ultrasónica
Premisa
Diagnóstico
Diagnóstico
Pacometría
Esclerometría
Termografía
Ultrasonido
Muestreo
Recolección de
datos
Conclusiones
7. Inspección pacométrica
El pacometro le permite identificar y localizar las barras de
refuerzo dentro de los vaciados de concreto evitando el uso
de estudios destructivos.
La operación se basa en la generación de un campo
magnético emitido por una sonda portátil
Premisa
Diagnóstico
Pacometría
Pacometría
Esclerometría
Termografía
Ultrasonido
Muestreo
Recolección de
datos
Conclusiones
8. Ejecución del análisis pacométrico
Premisa
Diagnóstico
Pacometría
Pacometría
Esclerometría
Termografía
Ultrasonido
Muestreo
Recolección de
datos
Conclusiones
9. Análisis esclerométrico
El objetivo del esclerómetro es evaluar la resistencia local y la calidad de
la superficie de c. a.
Los valores obtenidos proporcionan el índice de dureza superficial.
El límite de la técnica está relacionado con la escasa profundidad del
análisis.
Premisa
Diagnóstico
Pacometría
Esclerometría
Esclerometría
Termografía
Ultrasonido
Muestreo
Recolección de
datos
Conclusiones
10. Ejecución del análisis esclerométrico
Premisa
Diagnóstico
Pacometría
Esclerometría
Esclerometría
Termografía
Ultrasonido
Muestreo
Recolección de
datos
Conclusiones
11. Ejecución del análisis esclerométrico
Premisa
Diagnóstico
Pacometría
Esclerometría
Esclerometría
Termografía
Ultrasonido
Muestreo
Recolección de
datos
Conclusiones
12. Análisis termográfico
Cada material emite continuamente de energía en forma de
radiación electromagnética, su espectro se divide
convencionalmente en un número de campos de longitud de
onda, y el más interesante para los fenómenos asociados con
los productos de construcción es el infrarrojo.
Distribución cualitativa de energía en un muro de espesor finito
Ea
Et
Er
E
Premisa
Diagnóstico
Pacometría
Esclerometría
Termografía
Termografía
Ultrasonido
Muestreo
Recolección de
datos
Conclusiones
13. El sistema de levantamiento termográfico
Premisa
Diagnóstico
Pacometría
Esclerometría
Termografía
Termografía
Ultrasonido
Muestreo
Recolección de
datos
Conclusiones
14. Ventajas, potencialidad y límites
• Tiempos cortos de análisis;
• Ubicación de los puntos crítico;
• Posibilidad de exámenes remotos sin andamios;
• Capacidad de detectar anomalías estructurales presentesen paredes enlucidas
o techos
• Identificación de áreas afectadas por filtraciones de humedad
• Identificación de cuerpos metálicos en muros (refuerzos, cadenas, redes, etc.)
• La interpretación de la imagen requiere experiencia y preparación específicas,
teniendo en cuenta las condiciones
Premisa
Diagnóstico
Pacometría
Esclerometría
Termografía
Termografía
Ultrasonido
Muestreo
Recolección de
datos
Conclusiones
15. Ejecución del análisis termográfico
Premisa
Diagnóstico
Pacometría
Esclerometría
Termografía
Termografía
Ultrasonido
Muestreo
Recolección de
datos
Conclusiones
16. Ejecución del análisis termográfico
Premisa
Diagnóstico
Pacometría
Esclerometría
Termografía
Termografía
Ultrasonido
Muestreo
Recolección de
datos
Conclusiones
17. Análisis por ultrasonido
El término ultrasónico se usa para describir vibraciones a
frecuencias superiores a 20,000Hz.
El método se basa en impulsos que se producen por transductores
piezoeléctricos y se propagan en el elemento a probar a través de
un medio de acoplamiento.
Las metodologías de prueba se pueden realizar directamente
(sondas en dos caras opuestas), indirectamente (sondas en la
misma cara) y semidirecta (sondas en dos caras adyacentes).
Premisa
Diagnóstico
Pacometría
Esclerometría
Termografía
Ultrasonido
Ultrasonido
Muestreo
Recolección de
datos
Conclusiones
18. Ventajas, potencialidad y límites
Y Capacidad para realizar las pruebas en un número de puntos
suficientemente alto para definir mejor las características generales de la
estructura
Y Posibilidad de evaluar la variación de la densidad del material analizado a
lo largo del tiempo
Y Variabilidad parcial de las mediciones realizadas debido a alteraciones
causadas por la humedad y otros factores coyunturales
Premisa
Diagnóstico
Pacometría
Esclerometría
Termografía
Ultrasonido
Ultrasonido
Muestreo
Recolección de
datos
Conclusiones
20. Análisis destructivos para diagnóstico
Muestreo y micromuestreo en edificios existentes
Una de las pruebas mecánicas destructivas es la extracción de
muestras cilíndricas de diferentes diámetros y longitudes
mediante máquinas y herramienta especiales.
Estas muestras se someten posteriormente a ensayos de
trituración y carbonatación.
Premisa
Diagnóstico
Pacometría
Esclerometría
Termografía
Ultrasonido
Muestreo
Muestreo
Recolección de
datos
Conclusiones
21. Ventajas, potencialidad y límites
Y Posibilidad de calcular directamente el valor de ruptura del
material analizado;
Y Cálculo del nivel de carbonatación;
Y Alto costo de las técnicas de selección;
Y El método es considerablemente invasivo en la estructura
investigada;
Y Se tiende a subestimar las características mecánicas obtenidas
en muestras alteradas durante la fase de recolección
Premisa
Diagnóstico
Pacometría
Esclerometría
Termografía
Ultrasonido
Muestreo
Muestreo
Recolección de
datos
Conclusiones
24. Identificación de las muestras
Premisa
Diagnóstico
Pacometría
Esclerometría
Termografía
Ultrasonido
Muestreo
Muestreo
Recolección de
datos
Conclusiones
25. Identificación de las muestras
Premisa
Diagnóstico
Pacometría
Esclerometría
Termografía
Ultrasonido
Muestreo
Muestreo
Recolección de
datos
Conclusiones
26. POSICIONAMIENTO Y
ORIENTACIÓN DE
PILASTRA
DIMENSIONES DE LA PILASTRA
POSICIONAMIENTO DE LA
ESTACION
CANTIDAD DE
MUESTRAS Y
MICROMUESTRAS
ÍNDICE ESCLEROMÉTRICO
VELOCIDAD ULTRASONICA
POSICIÓN DE LOS
AGUJEROS DE
MUESTREO
Recopilación de datos
28. Comparación entre las pruebas no destructivas y las
pruebas mecánicas
Confronto tra le RCK stimate dalle PND strutture e le prove di compressione sui cubetti
Conclusioni
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
N/ mmq a rottura
Rilem
Pascale
33. Comparación entre las pruebas no destructivas y las
pruebas mecánicas
Comparación entre la RCK estimada de las pruebas no destructivas y las pruebas de compresión
Estima de la RCK de las pruebas no destructivas sobre los elementos estructurales
34. Comparación entre las pruebas no destructivas y las
pruebas mecánicas
Comparación entre la RCK estimada de las pruebas no destructivas y las pruebas de
compresión
Confronto tra le RCK stimate dalle PND cubetti e le prove di compressione sui cubetti
35. Laboratorio di “Qualificazione Materiali e Componenti”
UTT MAT-QUAL (C.R. ENEA Casaccia)
Pruebas dinámicas (sísmica) del edificio
Las pruebas dinámicas se llevan a cabo para verificar la resistencia de la estructura a
un terremoto simulado, con diferentes intensidades de hasta llevarlo a un daño
evaluado en términos de:
• Pico de aceleración en g alcanzado durante el terremoto
• El primer pico de frecuencia alcanzado durante los ensayos dinámicos aleatorios
• Desplazamientos máximos a lo largo de los ejes X y Y en el 1° y 2 ° nivel del
edificio durante la prueba
36. Pruebas no destructivas en ingeniería civil y Bienes
culturales
q Levantamiento geométrico ( Forma-Volumen )
q Exámenes visuales (Patrón de fisuras)
q Endoscoía (Paramentos murales o basamentos de esculturas)
q Termografía (Desprendimiento del intonaco, humedad, gradientes térmicos)
q Exámenes sonoros ( Integridad de elementos estructurales, continuidad matérica
, materiales pétreos)
q Exámenes ultrasonoros (Concreto armado, esculturas de bronce, objetos
metálicos)
q Corrientes parásitas (grietas en el metal y búsqueda de zonas soldadas, barras de
refuerzo)
37. Laboratorio di “Qualificazione Materiali e Componenti”
UTT MAT-QUAL (C.R. ENEA Casaccia)
Para la salvaguarda de los bienes culturales, en particular, donde se
requiere el conocimiento de la estructura interna y su estado de
deterioro, las pruebas sónicas juegan un papel fundamental.
Ejemplos de aplicación:
q Obelisco del Laterano
q Etatua di Urbano VIII (Musei capitolini)
q Monumento a Filippo Corridoni (Parma)
q Columnas de la catedral de Orvieto
q Caracterización de la mampostería de (vía) Vittorio Veneto
q Medición de la velocidad del sonido y estimación del módulo elástico
de modelos de edificios a pequeña escala para pruebas sísmicas
Pruebas sónicas
40. Laboratorio di “Qualificazione Materiali e Componenti”
UTT MAT-QUAL (C.R. ENEA Casaccia)
q Las mediciones sónicas se pueden realizar en dos modos
q Medida directa de 1 hora
q Medida indirecta o tomográfica de 3 o 4 horas
q Contorno regular del objeto
Procedimiento
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
20
19
18
17
16
15
14
27 26 25 24 23 22 21
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
20
19
18
17
16
15
14
27 26 25 24 23 22 21
41. Laboratorio di “Qualificazione Materiali e Componenti”
UTT MAT-QUAL (C.R. ENEA Casaccia)
Instrumentación
Software de procesamiento
Software de captura
Software desarrollado por ENEA
Sistema de pruebas sónicas
43. Laboratorio di “Qualificazione Materiali e Componenti”
UTT MAT-QUAL (C.R. ENEA Casaccia)
Σvalue
Media
Máxima
Método de reconstrucción
Trayecto A
Trayecto B
44. Laboratorio di “Qualificazione Materiali e Componenti”
UTT MAT-QUAL (C.R. ENEA Casaccia)
4000
2500
2500
4000
Método de reconstrucción
Con el método
directo no es
posible
determinar la
orientación de
las zonas con
diferente
velocidad
45. Laboratorio di “Qualificazione Materiali e Componenti”
UTT MAT-QUAL (C.R. ENEA Casaccia)
Método de reconstrucción
4000
2500
2500
4000
De hecho, el
área con
velocidad más
baja da el
mismo
resultado que la
anterior
46. Laboratorio di “Qualificazione Materiali e Componenti”
UTT MAT-QUAL (C.R. ENEA Casaccia)
Método de reconstrucción
Con el método
indirecto, es
posible
determinar la
orientación de
las zonas con
diferente
velocidad
4000 2500
4000
4000
47. Laboratorio di “Qualificazione Materiali e Componenti”
UTT MAT-QUAL (C.R. ENEA Casaccia)
Características de los materiales
Con el Método de Sonido puede investigar los materiales utilizados en las estructuras
arquitectónicas
48. Laboratorio di “Qualificazione Materiali e Componenti”
UTT MAT-QUAL (C.R. ENEA Casaccia)
Problemática:
qConocimiento del estado de degradación y
estimación del módulo elástico y la resistencia a la
compresión
qReconstrucción tomográfica de las juntas de unión
de los 3 bloques (aproximadamente más de 100
toneladas cada uno)
Obelisco del Laterano
49. Laboratorio di “Qualificazione Materiali e Componenti”
UTT MAT-QUAL (C.R. ENEA Casaccia)
Tomografía Sónica
BASE 1° JUNTA 2° JUNTA
51. 1
0.44
0.55
0.39
Mechanical properties at the
images sections and at the
damaged zones of the obelisk
normalized with respect the
undamaged granite.
“Structural Resources”
“Damage state”
Tomografía Sónica
56. Laboratorio di “Qualificazione Materiali e Componenti”
UTT MAT-QUAL (C.R. ENEA Casaccia)
Levantamiento arquitectónico mediante Scanner Laser
Caso de estudio
qLevantamiento fotogravimétrico de alta resolución de un tramo de la Muralla Ciclópea de
Anagni FR
qVideo
57. Levantamiento Termográfico y Laser de la nave central
de la Catedral de Orvieto
angelo.tati@enea.it
angelo.tati@enea.it
Termograma e imagen fotográfica de la parte
superior de la pared de la nave norte y del
crucero (púrpura)
58. Levantamiento Termográfico de la nave central de la
Catedral de Orvieto
q il rilievo del quadro fessurativo :
ü
ü Termografia
Termografia -
- Profili termici
Profili termici
angelo.tati@enea.it
angelo.tati@enea.it
59. Pruebas sonoras sobre las columnas de la nave central
angelo.tati@enea.it
angelo.tati@enea.it
Tabella 3. Circonferenzadelle colonnecircolari - l'altezza della misura è espressanel numero di bande e colore
q Tomografia sonica con contorno
irregolare
Strumentazione Sonica
Segnali
Istogramma delle velocità
Tomografia Sonica
60. Monitoreo por medio de scanner laser de la verticalidad
de las columnas
angelo.tati@enea.it
angelo.tati@enea.it
q Instalación de los objetivos reflejantes:
ü
ü Columnas
Columnas
ü
ü Balcones de la nave central
Balcones de la nave central
61. Levantamiento y monitoreo del patrón de fisuras de las
columnas y la nave central
q Escaneo láser vertical.
angelo.tati@enea.it
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62. Monitoreo por medio de scanner laser de la verticalidad
de las columnas
q Escaneo láser horizontal.
angelo.tati@enea.it
angelo.tati@enea.it
63. Monitoreo por medio de scanner laser de la verticalidad
de las columnas
q Colimación de escaneos láser.
angelo.tati@enea.it
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64. Monitoreo por medio de scanner laser de la verticalidad
de las columnas
q Sobreposición de los escaneos
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65. Monitoreo por medio de scanner laser de la verticalidad
de las columnas
q Posición del aparato durante el escaneo
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66. Pruebas ultrasónicas y determinación de espesores reales
Pruebas ultrasónicas y determinación de espesores reales
Aislamiento sísmico de los Bronces de Riace
Museo Archeologico Nazionale della Magna Grecia
Consideraciones
qLos grosores reales medidos se insertaron en el
modelo FEM en prácticamente la totalidad de la estatua
q En la cabeza los puntos de medición no eran
fácilmente detectables
q Diversidad estructural (presencia de tierra)
q rugosidad de la superficie (cabello y barba).
q En la distribución efectiva de grosores, los
encontrados en los tobillos fueron más bajos, lo que lo
convierte en un punto crítico de la estructura.
q El comportamiento máximo obtenido en lo específico
para el Bronce B, en términos de análisis estático y
modal, también se debe considerar similar al bronce A.
67. Grazie a tutti per la partecipazione!!!
Indagini non distruttive su Strutture in CLS, Muratura e
Materiali Lapidei
