Tomografía sónica y de atenuación en presas y estructuras de hormigón

Tomografia Sonica en estructuras hormigónLa caracterización de las estructuras de hormigón (presas, túneles, columnas…) se puede realizar mediante sondeos o mediante investigaciones geofísicas.

Dentro de este último grupo destaca el método de la tomografía sónica ya que permite obtener una imagen de la variación de velocidad de las ondas P, (Vp), en las estructuras estudiadas para investigar distintos aspectos.

Itziar Pérez-Santisteban y Joaquín Dorronsoro Pérez del Departamento de Geofísica de Orbis Terrarum; y Stefano Priano del Departamento de Geofísica de Solgeo
.
Información de Orbis Terrarum

Aspectos como: detección de elementos estructurales ocultos, detección de huecos y defectos en las fábricas, realización de mapas de heterogeneidad, evaluación de la extensión de daños mecánicos, evaluación del contenido de humedad, evaluación de los tratamientos de mejora, etc.

Así la tomografía sónica es una técnica no destructiva que proporciona secciones muy detalladas, a modo de planos, de la distribución de la Vp en el interior de las estructuras investigadas para un mejor análisis de su comportamiento mecánico. Del mismo modo, se puede utilizar la información de la amplitud de las ondas P registradas para realizar una tomografía de atenuación sísmica, complementando y mejorando la caracterización de las estructuras estudiadas.

El departamento de geofísica de ORBIS TERRARUM colabora con SOLGEO, empresa especializada en estudios y desarrollo de equipos geofísicos para adaptarse a las necesidades específicas de cada proyecto de ingeniería del terreno, adoptando la mejor solución técnica.

2. El método de la tomografía sónica

2.1. Adquisición de datos

La tomografía sónica consiste en medir los tiempos invertidos por una onda sónica en llegar a través de la estructura a una serie de receptores. La onda compresiva (P) se genera por medios mecánicos y los receptores registran el tiempo que tarda la perturbación en llegar a cada uno de ellos después de atravesar la estructura. Conociendo el tiempo de viaje y las distancias recorridas (las trayectorias de las ondas) se calculan las velocidades de propagación de las ondas P (Vp) y se obtienen los modelos distribución.

Para la construcción de estos mapas de Vp es necesario medir el tiempo de viaje de las ondas P a lo largo de un gran número de trayectorias entre los puntos de transmisión y recepción. Estas trayectorias se cruzan entre sí cubriendo con una amplia densidad de información la zona de investigación.

Tomografia Sonica en estructuras hormigón

La medida del tiempo de viaje de las ondas P se lleva a cabo por un equipo sónico que permite determinar la Vp con gran precisión a través de diferentes materiales. Además, en función de las características y la geometría de la estructura a investigar se pueden utilizar distintos tipos de transductores y receptores para obtener los mejores resultados en cada estudio específico (sónicos y ultrasónicos).

Tomografia Sonica en estructuras hormigón

2.2. Procesado

Las coordenadas del punto de recepción y trasmisión se determinan con un estudio geométrico apropiado para cada estructura. Para el posterior procesado de las secciones se analiza una malla de discretización rectangular, en cuyos nodos se determinan las velocidades, teniendo en cuenta la variación bilineal de las mismas a lo largo de la malla.

El tamaño de malla se elige en función de la longitud de onda de las señales sonoras utilizadas. Esta discretización, además de ser necesaria para el procesado, se justifica porque las ondas compresivas generadas estiman las características del material investigado en una serie de anchura finita (primera zona de Fresnel).

La reconstrucción tomográfica se realiza a partir del software TOMOELAB de Solgeo- ISMES, que utiliza un algoritmo iterativo de inversión llamado SIRT (Symoultaneosuly Interactive Reconstruction Technics). Este algoritmo, parte de un modelo de velocidad inicial y va reduciendo la diferencia entre los tiempos medidos a lo largo de las diferentes trayectorias y los tiempos de viaje calculados para el modelo de Vp de la iteración anterior.

Tomografia Sonica en estructuras hormigón

Para el cálculo del tiempo de viaje entre transmisor y receptor, el programa tiene en cuenta los efectos de la refracción de las ondas P mediante un proceso de pseudo-bending que reconstruye la trayectoria de las ondas en función de sus velocidades.

Los resultados del cálculo se representan como imágenes tomográficas, que muestran las variaciones de velocidad de las ondas P en función de sus trayectorias.

Tomografia Sonica en estructuras hormigón

3. Tomografía de la atenuación sísmica

La información sobre la amplitud de las ondas P obtenida durante la adquisición de datos de la tomografía sónica, puede proporcionar información útil y complementaria mejorando la caracterización de las estructuras.

Del mismo modo que para la tomografía sónica, se puede realizar una tomografía de la atenuación sísmica.

Tomografia Sonica en estructuras hormigón

En el caso de la tomografía de atenuación se obtienen imágenes de la distribución del Módulo de Atenuación de las ondas P (MAP), que expresa cómo se dispersa y absorbe la energía en función de las heterogeneidades que atraviesan las ondas.

Esta información contribuye a una apropiada identificación de los materiales y a un mejor análisis de las propiedades físicas de las construcciones estudiadas.

Tomografia Sonica en estructuras hormigón

4. Conclusiones

La tomografía sónica es un método no destructivo que permite obtener imágenes de la distribución de Vp del interior de las estructuras para localizar defectos internos y analizar el comportamiento mecánico de las construcciones. Estas técnicas tomográficas resultan muy atractivas ya que alcanzan una alta resolución en la caracterización de las estructuras estudiadas.

Además, la posibilidad de realizar una tomografía de atenuación sísmica permite utilizar la información de la amplitud de las ondas sónicas registradas proporcionando una información complementaria que mejora la caracterización de las estructuras.

Gracias a la amplia experiencia de SolGeo y ORBIS en este campo, este ensayo se puede adaptar y configurar para todo tipo de estructuras y problemas, desde grandes presas hasta columnas y pequeñas estructuras.

Deja un Comentario

Comparte con tus amigos










Enviar
Comparte con tus amigos










Enviar
Comparte con tus amigos










Enviar