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ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS EN GEOTECNIA

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS EN GEOTECNIA. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CORDOBA. Dr. Ing. Civil Víctor Alejandro Rinaldi Universidad Nacional de Córdoba (Argentina) GEoS Geotechnical and Environmental Services. PROBLEMA. Análisis del Problema Modelo Físico Identificación de Variables

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ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS EN GEOTECNIA

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Presentation Transcript

  1. ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS EN GEOTECNIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE CORDOBA Dr. Ing. Civil Víctor Alejandro Rinaldi Universidad Nacional de Córdoba (Argentina) GEoS Geotechnical and Environmental Services

  2. PROBLEMA • Análisis del Problema • Modelo Físico • Identificación de Variables • Estudios y Ensayos INGENIERO GEOTÉCNICO DIAGNÓSTICO

  3. ESTUDIOS Y ENSAYOS • TÉCNICAS DESTRUCTIVAS • Muestreo: Perforación, Muestreadores, Pozos, Calicatas, etc • Ensayos In-Situ: Penetrómetros, Dilatómetro, Presiómetro, etc. • TÉCNICAS NO DESTRUCTIVAS • Sísmicos: Reflexión Refracción, Cross-Hole, Down-Hole, SASW, etc. • Eléctricos: Geoeléctrica, Georradar, Conductividad, etc. OPTIMIZACIÓN: T-E

  4. GEOFÍSICA “Conjunto De Técnicas Físicas Y Matemáticas Aplicadas A La Exploración Del Subsuelo Por Medio De Observaciones Efectuadas En La Superficie De La Tierra” (Orellana, 1972) GEOLOGÍA FÍSICA GEOFÍSICA

  5. NUEVA ESPECIALIDAD ??? GEOLOGÍA GEOTÉCNIA ? GEOFÍSICA TECNICAS NO DESTRUCTIVAS

  6. TECNICAS NO DESTRUCTIVAS • LOS RESULTADOS SON FUNDAMENTALMENTE CUALITATIVOS • LOS RESULTADOS DEPENDEN DEL CONTRASTE ENTRE LAS PROPIEDADES FÍSICAS A MAPEAR • ES UN COMPLEMENTO DE OTROS ESTUDIOS Y NO UN REEMPLAZO • DEBEN CONOCERSE LAS RELACIÓNES: GEOTÉCNICOGEOFÍSICO Humedad Resistividad Porosidad Resistividad Módulo Elástico Veloc. de Onda Const. Dieléctrica Contaminante

  7. OBJETIVOS DE LA PRESENTACIÓN • DESCRIPCIÓN DE LOS MÉTODOS DE PROSPECCIÓN GEOFISICOS MÁS COMUNES DE INVESTIGACIÓN SUPERFICIAL • REVISIÓN DE LOS PRINCIPIOS BÁSICOS DE FUNCIONAMIENTO DE CADA UNO DE LOS MÉTODOS • LIMITACIÓNES Y ALCANCES DE CADA MÉTODO • MOSTRAR EJEMPLOS PRACTICOS DE APLICACIÓN • DESCRIBIR LA INTERACCIÓN DESEABLE ENTRE EL PROFESIONAL Y EL COMITENTE

  8. PLANEAMIENTO DE LA PROSPECCIÓN • UN CONSULTOR COMPETENTE QUE ENTIENDA LOS REQUERIMIENTOS DEL COMITENTE • PLANTEO DE OBJETIVOS CLAROS POR PARTE DEL COMITENTE • COMITENTE CON MÍNIMA FORMACIÓN EN GEOFÍSICA

  9. PREGUNTAS UTILES • CUAL ES EL PROBLEMA? • QUE QUIERE EL COMITENTE DETECTAR? • CUALES SON LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL ELEMENTO A DETECTAR Y MAPEAR? • CUALES SON LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL ENTORNO AL ELEMENTO A DETECTAR? • CUAL ES LA RESOLUCIÓN DESEABLE DEL ESTUDIO? • CUAL ES LA FORMA DE PRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS?

  10. SELECCIÓN DE LA METODOLOGÍA CONDUCTIVIDAD ? RESISTIVIDAD ? SISMICIDAD ? PROPIEDADES ELECTROMAGNÉTICAS ? PROPIEDADES MAGNÉTICAS ?

  11. PARÁMETROS GEOFÍSICOS ·      Resistividad/Conductividad r, s ·      Constante dieléctrica k ·      Velocidad de Onda Vs o Vp ·      Densidad g ·      Permeabilidad Magnética: m

  12. PARÁMETROS GEOFÍSICOS RELACIÓN UNIVERSAL P: es cualquier parámetro geofísico n: Exponente variable entre -1 y 1  n: Porosidad w, m, s: agua, la matriz del suelo y el suelo

  13. METODOS NO DESTRUCTIVOS ONDAS ELÁSTICAS

  14. PROPAGACIÓN DE ONDAS SÍSMICAS

  15. ENERGÍA Y ATENUACIÓN

  16. REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN Sv Sv P P P Sv Sh Sh b a a a b b b b 1 1 1 2 2 e e 2 f f f Sv P Sv P Sh

  17. INCIDENCIA NORMAL Ai z1 z2 Ar Coeficiente de Reflexión: Coeficiente de Transmisión: Impedancia Del Material:

  18. VELOCIDADES ONDA DE COMPRESIÓN- GEOMATERIALES Greenhouse et al. (1998)

  19. VELOCIDADES DEONDA DE CORTE- GEOMATERIALES Greenhouse et al. (1998)

  20. VELOCIDADES DE ONDA DE COMPRESIÓN - HORMIGÓN Finno et al. (1996)

  21. ENSAYO DE INTEGRIDAD DE PILOTES Análisis de la Respuesta en Tiempo Análisis de la respuesta en Frecuencia

  22. METODO DE LA RESPUESTA EN TIEMPO Reflexión: Distancia A La Reflexión LI: : Densidad del Material, Vc: Velocidad de propagación . E: Módulo elástico del material. A: la sección transversal.

  23. METODO DE LA RESPUESTA EN FRECUENCIA Movilidad Dinámica Longitud del Pilote

  24. CASOS HISTÓRICO 1:Pilote en Condiciones L = 18 m f = 115 Hz f f f f L = 4100 / (2 . 115) = 17,80 m

  25. CASOS HISTÓRICO 2:Defectuoso en la Cabeza L = 15 m Lp = 14,60 m f = 1650 Hz f = 140 Hz Lc = 1,20 m

  26. CASOS HISTÓRICO 3:Pilote Seccionado f = 140 Hz f = 570 Hz Lp = 14,60 m Hz Ld = 3,60 m f f f

  27. CASOS HISTÓRICO 4:Pila de Puente Lp = 11,00 m f = 300 Hz f = 140 Hz

  28. CASOS HISTÓRICO 5:Pilote Colapsado Caño de Agua Derrame Vista Vista Frente Planta

  29. CASOS HISTÓRICO 5:Pilote Colapsado Masa instrumentada Equipo con Trigger De Señales Acelerómetro Pilote Cono Dinámico Trayectoria de las Señales Emitidas

  30. ENSAYO DE IMPACT-ECHO • APLICACIONES • Determinación de espesores de losas y muros • Estudios de delaminación de pavimentos • Detección de cavidades e inclusiones en muros, losas, presas, etc. • Control de calidad de hormigonado

  31. ENSAYO DE REFLEXIÓN SÍSMICA

  32. ENSAYO DE REFLEXIÓN SÍSMICA DETECCIÓN DE UN CONDUCTO DE GRAN DIÁMETRO

  33. ENSAYO DE REFLEXIÓN SÍSMICA DETECCIÓN DE UN CONDUCTO DE GRAN DIÁMETRO

  34. ENSAYO DE CROSS-HOLE Osciloscopio Amplificador PC-586 Impulso Trigger Geofono 1 Geofono 2 Pozo 1 Pozo 2 Verificación Sísmica Control de densidad Tomografía APLICACIONES:

  35. ENSAYO DE CROSS-HOLE DISPOSITIVOS DE ENSAYO

  36. ENSAYO DE CROSS-HOLE RESULTADOS TÍPICOS

  37. Arena arcillosa (relleno) 1.00 Relleno calcareo marrón Vs = 250 m/s Vp = 400 m/s 4.00 Arena marrón con lentes de Arcilla Vp = 260 m/s Vs = 150 m/s Vp = 290 m/s Vs = 200 m/s 14.70 Limo calcareo marrón cementado Vp = 1800 m/s Vs = 1000 m/s 20.00 ENSAYO DE CROSS-HOLE RESULTADOS TÍPICOS

  38. ENSAYO DE REFRACCIÓN Perfil geotécnico Detección de Roca APLICACIONES:

  39. ENSAYO DE REFRACCIÓN PROCESAMIENTO Y RESULTADOS S R P

  40. ENSAYO DE REFRACCIÓN DISPOSITIVOS DE ENSAYOS

  41. ANALISIS ESPECTRAL: SASW

  42. ANÁLISIS ESPECTRAL; SASW PROCEDIMIENTO Cambios de Estratigrafía Detección de Cavidades e Inclusiones Estudio de Paquetes Pavimentos Control de Compactación Estudios Geosísmicos APLICACIONES:

  43. ANÁLISIS ESPECTRAL; SASW PROCESAMIENTO Cross-Correlación: Autocorrelaciones: Coherencia: Fase: Tiempo de Viaje de la Onda: Velocidad de la Onda: Longitud de Onda:

  44. TOMOGRAFÍA Tiempo de Viaje de Sa hasta Sb Pixels En General:

  45. TOMOGRAFÍA PROCESAMIENTO Incognita Determinada Geométricamente Mediciones

  46. Soluciones Para Matrices Sobredimensionadas A. Inversión Matricial B. Métodos Iterativos Los algoritmos más comunes por este método son: 1. ART (Algebraic Reconstruction Technique) (Gordon, 1974) 2. IRT (Sequential Image Reconstruction Technique) (Herman, 1980) El error eise distribuye entre los pixels iluminados por el rayo i en forma proporcional a las longitudes dij: ART : actualiza el vector [S] luego de cada rayo procesado SIRT Se corrige posterior al procesamiento de todos los rayos

  47. TOMOGRAFÍA RESULTADOS Flint et al. (1996)

  48. TOMOGRAFÍA DE SUPERFICIE (Kilty, 1990). DISPOSICIÓN DE LOS SENSORES PRINCIPIO DE TRABAJO

  49. ANALISIS MODAL DE ESTRUCTURAS CONCEPTO Modos Teóricos de Vibración (flexión) (Richard et al, 1970) Se Compara Con Los Medidos In Situ

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