Escaneo de concreto y detección de huecos debajo de los cimientos
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Escaneo de concreto y detección de huecos debajo de los cimientos

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La refinería de Texas, sabiendo que había un alto riesgo de huecos dadas las condiciones del suelo en su área, usó GPR para buscar huecos antes de comenzar un proyecto de construcción donde se usarían grúas pesadas. GPR proporcionó un mapa del subsuelo de los riesgos que se encuentran debajo de la superficie.

 

Challenges

En todo el mundo, hay muchas regiones geográficas donde las propiedades del suelo pueden causar estragos en las estructuras de ingeniería. Cuando el suelo subyacente se levanta (expande) o cede (contrae), los cimientos estructurales pueden moverse o dañarse. Una de esas áreas geográficas es la región de la costa del golfo en los Estados Unidos. El suelo está sujeto a hundimientos extensos.

Para reducir el impacto de esto, es una práctica estándar utilizar pilotes de hormigón como parte de la construcción de los cimientos. Estos pilotes se clavan hasta 80 pies en el suelo para transferir la carga del suelo directamente debajo de la base (que es más probable que se hunda) al suelo o lecho de roca más profundo que brinde suficiente capacidad de carga para la estructura.

Cuando los proyectos de renovación en estructuras existentes requieren el uso de equipo pesado, como grúas, se deben tomar precauciones para garantizar que la estructura pueda soportar esta maquinaria. Por seguridad y para minimizar el daño estructural, ahora se está convirtiendo en una práctica estándar en Texas comprobar si hay huecos y / o zonas de suelo débil debajo de la estructura antes de instalar maquinaria pesada.

El uso de GPR es una forma eficaz de detectar huecos debajo de cimientos de hormigón. En este estudio de caso, la refinería de Port Arthur en Texas estaba planeando una construcción adicional en su sitio. Tenían varias áreas donde necesitaban colocar grúas para ayudar con la construcción. Aunque no había grietas visibles ni evidencia de desplazamiento en los cimientos, querían tener la certeza de que estaban operando en tierra firme antes de continuar y contrataron a Tolunay-Wong Engineers, Inc. para realizar estudios GPR en los cimientos.

Solución

Tolunay-Wong utilizó un NOGGIN® 500 SmartCart® para escanear 9 áreas separadas. En una losa de hormigón en particular, encontraron un resultado sorprendente. Durante la recolección de datos, notaron algunas anomalías en los datos de la línea, como se muestra en la Figura 1. Reconocieron la respuesta regular de las barras de refuerzo de la losa de concreto, a 0.6 pies de profundidad. Pero justo debajo de la losa había reflectores de gran amplitud que aparecían a intervalos debajo de la losa de hormigón. Esto es indicativo de un cambio repentino en las propiedades debajo de la losa, pero ¿qué significa? ¿Era este el límite del hormigón al suelo nativo o algo más? ¿Estaba mostrando las pilas que formaban parte de los cimientos? Para obtener una imagen más clara, se recogió una cuadrícula de 55 x 30 pies en la losa.

Escaneo de concreto Sección transversal que muestra la respuesta regular esperada de las barras de refuerzo en la losa de concreto a una profundidad de 0.6 pies, así como reflectores desconcertantes de gran amplitud a una profundidad de 1 pie.
Figura 1:
Sección transversal que muestra la respuesta regular esperada de las barras de refuerzo en la losa de concreto a una profundidad de 0.6 pies, así como reflectores desconcertantes de gran amplitud a una profundidad de 1 pie.

Después de procesar la cuadrícula, la barra de refuerzo en la losa de concreto era claramente visible en el corte de 0.6 pies de profundidad (Figura 2). Un corte más profundo reveló nuevamente, más claramente, el patrón regular de reflectores de alta amplitud, como se muestra en el corte de 1 pie de profundidad (Figura 3). Tras el análisis inicial, se pensó que las áreas de gran amplitud (áreas rojas en la Figura 3) pueden ser los pilotes de soporte y los límites de concreto a suelo eran las áreas de menor amplitud. La única forma de saberlo con certeza era perforar y recopilar información real sobre el terreno. Al perforar, se descubrieron huecos debajo de la losa de hormigón que coincidían con las respuestas de GPR de alta amplitud: ¡los reflejos eran de los huecos (un límite del hormigón al aire)! Las respuestas de menor amplitud fueron desde la losa de hormigón hasta el límite del pilote de hormigón. El levantamiento de la cuadrícula de GPR mostró que toda la estructura estaba siendo sostenida únicamente por los pilotes y que todo el suelo subyacente se había hundido debajo de la losa. La perforación confirmó que los vacíos tenían una extensión vertical de hasta 1.5 pies.

Corte de profundidad que muestra el patrón de cuadrícula de una barra de refuerzo en hormigón
Figura 2:
Corte de profundidad a 0.6 pies que muestra la cuadrícula
patrón de la barra de refuerzo en la losa de hormigón.
datos GPR de hormigón de profundidad de corte y sección transversal
Figura 3:
Corte de profundidad y sección transversal (Línea Y11, a ~ 28 pies) con las pilas y los huecos marcados. Las respuestas de alta amplitud en la sección transversal corresponden a las áreas rojas en el corte de profundidad.

Resultado

Una vez que se conoció la extensión de los vacíos, los vacíos se llenaron para solidificar la base. El sitio estaba listo para el proyecto de construcción y el equipo de elevación pesado se instaló de manera segura.

Este es un ejemplo de cómo la apariencia puede ser engañosa: no hubo evidencia física de ningún problema con la base de concreto; sin embargo, si se hubiera instalado equipo pesado sin realizar un escaneo GPR de diligencia debida, podrían haber surgido problemas importantes de estabilidad de la base.

El fuerte cambio de propiedades entre el hormigón y el aire (cambio de permitividad relativa de 9 a 1) significa que los vacíos aparecen como fuertes reflejos en los datos de GPR.

Los pilotes de hormigón y el suelo de hormigón tienen propiedades similares y, por tanto, producen reflejos débiles o nulos donde la losa estaba en contacto con los pilotes.

Con un escaneo rápido de GPR para determinar áreas anómalas y uno o más núcleos en esas áreas para verificar la verdad del terreno, puede crear una imagen del subsuelo.

GPR proporciona un método seguro y rentable para buscar huecos debajo de la superficie y confirmar que tiene una base sólida para muchas aplicaciones, desde la construcción hasta las inspecciones de pistas y el mantenimiento de carreteras.

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