1. UNIVERSIDAD CATÓLICA SANTO TORIBIO DE MOGROVEJO
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL
CURSO:
PROCEDIMIENTO DE LA CONSTRUCCION II
TEMA:
ENSAYO DE ULTRASONIDO EN CONCRETO
PRUEBA DE CARGA EN EL CONCRETO
ALUMNO:
DARWIN ZAPATA PÉREZ
CÓDIGO:
121TD33662
CICLO:
V CICLO
DOCENTE:
ING. YARLAQUE CABRERA, MARCO ANTONIO
Chiclayo, 24 de MARZO del 2014

2. ENSAYO NO DESTRUCTIVO
MÉTODO DE ULTRASONIDO
INTRODUCCIÓN
Este método se basa en la medición de la propagación del sonido
en el medio que constituye la pieza a analizar y tiene aplicación en todo
tipo de materiales.
Sus distintas técnicas permiten su uso en dos campos de ensayos
no destructivos: Control de calidad y Mantenimiento preventivo, siendo
en esta última especialidad muy utilizados en la aeronáutica por su
precisión para determinar pequeñas fisuras de fatiga en, por ejemplo,
trenes de aterrizaje, largueros principales, blocks de motores, bielas, etc.
La manifestación de estas y otro tipo de fallas es la INTERPRETACION,
generalmente en un osciloscopio, lo cual lo distingue de otros métodos, ya
que no nos presenta un cuadro directo de las fallas, como en el caso de
las películas radiográficas. Esto trae aparejado que los resultados de este
ensayo no constituyan de por si un DOCUMENTO OBJETIVO sino una
INFORMACION SUBJETIVA, cuya fidelidad no puede comprobarse sin
recurrir, a menudo, a otros medios. Por lo tanto requiere un conocimiento
profundo, tanto de las bases del método como del dominio de la técnica,
por parte del operador.

3. Figura 1 – Medición de espesor Figura 2. Búsqueda de
fisuras en en tuberías control
de calidad de engranajes.
Figura 3 – Mantenimiento: búsqueda de fisuras en superficie de control de
materiales compuestos.
ALCANCES
Los materiales que se ensayan con este método son heterogéneos, como la
madera y el hormigón; se excluyen los metales, ya que provocan una serie de
irregularidades que afectan los resultados obtenidos.
Así el equipo hace posible conocer el hormigón en las siguientes cualidades:
homogeneidad, la presencia de fisuras, los huecos, los cambios en hormigón
debidos a diferentes causas como ataques del fuego y bioquímicos, así como
también la calidad del hormigón.
GENERALIDADES
Equipo
Existen varios tipos de equipos, pero en lo esencial poseen transductores
capaces de marcar el tiempo de propagación de una onda a través del
hormigón.

4. UTILIZACIÓN
Como Usar el Equipo
Cuidadosamente se elige la muestra o el elemento que se va a ensayar y se
toman tres lecturas como mínimo, anotando el tiempo de propagación de la
onda en el hormigón y la distancia entre transductores o terminales; estas
distancias no deben exceder de 400 mm y se recomienda que sean lo más
constantes posibles para asegurarse de que las lecturas obtenidas sean
uniformes.
Una vez que la onda se transmite a través del hormigón, es captada por el
transductor receptor, el cual convierte la energía mecánica de la onda en pulso
electrónico. Después de recibido, se obtendrá el tiempo de propagación de la
onda en el hormigón que, junto con la distancia entre transductores, nos
ayudará a saber la velocidad de pulso. Esta velocidad se compara con
diferentes criterios existentes y es así como se conocerá el estado del
hormigón ensayado.
Se debe asegurar que los transductores tengan un buen acoplamiento sobre la
superficie del hormigón. Esto se logra colocando entre la superficie de
hormigón y los transductores vaselina. En superficies muy rugosas se deberá
efectuar un tartamiento previo. Al colocar los transductores sobre la superficie
del hormigón se debe:
- Procurar no moverlos, ya que se puede generar ruido y
consecuentemente lecturas erróneas.
- Mantener firmes los transductores hasta que la lectura sea definida.
Criterios para la Selección de Puntos de Ensayo.
Antes de aplicar la prueba, es necesario efectuar un reconocimiento visual de
los puntos que se van a ensayar, con el fin de determinar la rugosidad de la
superficie, la presencia de huecos y fisuras que afectarán nuestra prueba.

5. Es necesario quitar el acabado de la superficie (yeso, cemento, pintura, etc)
con el fin de evitar resultados erróneos por la posible separación entre el
acabado y el elemento que se va ensayar.
Cuando la superficie es rugosa, es necesario pulirla con una piedra de pulir,
con el fin de evitar que los transductores obtengan una señal defectuosa.
En la figura se muestran las opciones para instalar los transductores en la
superficie de prueba de la probeta. La transmisión puede ser directa,
semidirecta o indirecta.
Mientras sea posible deberá utilizarse la transmisión directa, ya que
proporciona la máxima sensibilidad y provee una longitud de trayectoria bien
definida. Sin embargo, algunas veces tiene que examinarse el hormigón
mediante el uso de trayectorias diagonales y, en estos casos, la semidirecta
puede usarse tomando en cuenta que la distancia que se va a medir será en
diagonal, aplicando el teorema de Pitágoras.
La transmisión indirecta es la menos satisfactoria, ya que además de su
relativa insensibilidad, nos da medidas de la velocidad de pulso que
usualmente tienen la influencia de la capa de hormigón cercana a la superficie,
que no serán representativas del hormigón en estratos más profundos. Aún
más, la longitud de la trayectoria está menos definida y no resulta satisfactorio
el tomarla como la distancia de centro a centro de los transmisores; para
corregir esto perfectamente, debe adoptarse el método mostrado en la figura
siguiente, para determinar la velocidad de pulso.
En este método, se coloca el transmisor en un punto elegido de la superficie y
el receptor sobre los puntos sucesivos a lo largo de una misma línea, la
distancia centro a centro se obtiene directamente para cada punto, con su
tiempo de propagación respectivo. El inverso de la pendiente de la línea recta
dibujada entre dos puntos de la gráfica de distancia en contraposición con el
tiempo, nos da la velocidad promedio del pulso en la superficie. (Ver la figura
adjunta)

6. Figura 1. Método para determinar la distancia de tránsito con arreglo indirecto.
También se ha visto que la velocidad de pulso determinada por el método
indirecto es menor que la que se obtiene con el método directo. Cuando sea
posible efectuar mediciones por varios métodos, se establecerá una relación
entre ellos y podrá determinarse el factor de corrección.
Cuando no sea posible el método directo, un valor aproximado para obtener la
velocidad mediante el método indirecto será:
VD = 1,05 V1
VD= Velocidad de pulso obtenida usando el método directo.
V1= Velocidad de pulso obtenida usando el método indirecto.
Si los datos de la gráfica de distancia en contraposición con el tiempo no están
en línea recta (ver figura 2), es decir, que hay cambios de pendiente, significa
que el hormigón cercano a la superficie es de calidad variable o que existe una
fisura en el hormigón en la línea sobre la cual se realiza la prueba. Lo anterior
se comprueba cuando la velocidad comienza a bajar el espesor del estrato
afectado se puede calcular como sigue:
T = (X0/2)*((Vs – Vd)/(Vs + Vd))0.5
Donde:
t = espesor de la capa de hormigón afectada.
X0= distancia en la cual ocurre el cambio de pendiente.
Vd= velocidad de pulso en hormigón dañado.
Vs= velocidad de pulso en hormigón no dañado.

7. Figura 2. Gráfica de distancia en contraposición con el tiempo.
Las condiciones de prueba influyen en la velocidad de pulso; por lo tanto,
debemos tener en cuenta las siguientes:
a) La longitud de la trayectoria es insignificante cuando no es menor que 100
mm para un agregado de 20 mm, o no menor que 150 mm para un agregado
de 40 mm.
b) La velocidad de pulso no se verá afectada al hacer mediciones en dos
dimensiones diferentes del elemento, siempre y cuando no se varíe el ángulo
recto entre ellos.
c) La influencia del refuerzo generalmente es pequeña si las barras se
encuentran perpendicularmente a la trayectoria del pulso (cabe recordar que la
velocidad del pulso será mayor en las barras que el hormigón); la influencia es
significativa si las barras están en la dirección del pulso. En general, hay que
evitar aplicar el pulso ultrasónico cerca de las barras de acero, ya que entonces
se deberán corregir los resultados con factores de ajuste. Si al aplicar el pulso,
el tiempo de propagación se incrementa en gran medida, lo mejor es buscar
otra parte del elemento y hacer ahí las mediciones, ya que los factores de
corrección son sólo aproximaciones. Para evitar las mediciones en las zonas
de armadura, es conveniente utilizar un “Pacómetro” o detector de armaduras,
este equipo permite delinear laz zonas donde se encuentra el acero de
refuerzo.
d) La humedad en el hormigón puede ser reducida; sin embargo puede ser
significativa en el pulso ultrasónico. En general, la velocidad se incrementará a
medida que aumenta el contenido de humedad, y con ello se puede obtener un
hormigón de buena calidad en lugar de un hormigón pobre.
Al emplear el pulso ultrasónico, el aspecto más importante que se debe
considerar es el número de elementos ensayados, ya que entre mayor sea la
muestra se tendrán más elementos de comparación para poder obtener un
juicio acerca de la calidad del hormigón, la selección de los puntos debe
hacerse en forma aleatoria.
Cuando hay una fisura en el hormigón, el pulso ultrasónico nos permitirá
determinar su profundidad e inclinación. Para obtener la profundidad, las
mediciones se harán colocando los transductores uno a cada lado de la fisura a

8. una distancia ”x”, procurando que sean en la parte más gruesa de la misma. A
continuación se repetirá la lectura a doble distancia de la anterior. (Ver figura 3)
Figura 3. Medición profundidad de grietas.
Figura 4. Medición de inclinación de grietas.
Para determinar la inclinación, se colocan los transductores a los lados de la
fisura y después se mueve uno de ellos alejándolo de la fisura. Si al efectuar
esta operación la lectura del tiempo de propagación disminuye, significa que la
fisura presenta inclinación hacia ese lado (ver figura 4).
Registro de Datos.
Para llevar el registro de datos se necesita una libreta de registro, una planta
tipo o croquis de los puntos que se van a muestrear y datos del edificio. En la
libreta se registra la distancia, el tiempo de propagación y tipo de lectura para
cada elemento ensayado, ubicación exacta del elemento ensayado, T°
ambiente y humedad.
INSPECCIÓN POR ULTRASONIDO
La inspección por ultrasonido es un método no destructivo en el cual un haz o
un conjunto de ondas de alta frecuencia son introducidos en los materiales para
la detección de fallas en la superficie y sub-superficie.
Las ondas de sonido viajan a través del material disminuyéndose
paulatinamente y son reflejadas a la interface. El haz reflejado es mostrado y
analizado para definir la presencia y localización de fallas y discontinuidades.
El grado de reflexión depende grandemente en el estado físico de los
materiales que forman la interface. Por ejemplo: las ondas de sonido son
reflejadas casi totalmente en las interfaces gas/metal. Por otro lado existe una
reflectividad parcial en las interfaces metal/sólido.
Grietas, laminaciones, poros, socavados y otras discontinuidades que producen
interfaces reflectivas pueden ser detectadas fácilmente Inclusiones y otras
partículas extrañas pueden ser también detectadas causando baja reflexión.

9. Equipo básico
La mayoría de los equipos de inspección por ultrasonido incluyen el siguiente
equipo básico:
• Un generador electrónico de señal que produce ráfagas de voltaje alternadas.
• Un transductor que emite un haz de ondas ultrasónicas cuando las ráfagas de
voltaje alternado son aplicadas.
• Un acoplador para transferir la energía de las ondas de ultrasonido a la pieza
de trabajo.
• Un acoplador que transfiere la salida de las ondas de sonido (energía
acústica) de la pieza al transductor.
• Un transductor (puede ser el mismo que el transductor que inicia las ondas
ultrasónicas o puede ser otro diferente) para aceptar y convertir la ondas de
ultrasonido de salida de la pieza de trabajo en ráfagas de voltaje. En la mayoría
de los sistemas un transductor simple actúa como emisor y receptor.
• Un dispositivo electrónico para amplificar y modificar las señales del
transductor.
• Un dispositivo de salida que muestre la informaciónresultante y la proyecte ya
sea impresa o en pantalla.
• Un reloj electrónico o un cronómetro para controlar la operación de varios
componentes del sistema.
Propagación de las ondas
Las ondas ultrasónicas (y otras ondas de sonido) se propagan en cierta medida
en cualquier material elástico. Cuando las partículas atómicas o moleculares de
un material elástico son desplazadas de sus posiciones de equilibrio por
cualquier fuerza aplicada, esfuerzos internos actúan para restaurar o
reacomodar a sus posiciones originales.
La amplitud, modo de vibración y velocidad de las ondas se diferencian en los
sólidos, líquidos y gases debido a las grandes diferencias que entre las
distancias de sus partículas internas. Estas diferencias influencian las fuerzas
de atracción entre partículas y el comportamiento elástico de los materiales.
La relación de velocidad con frecuencia y longitud de onda está dada por:
V = f.λ

10. Dónde V es velocidad (en metros por segundo), f es la frecuencia (en Hertz) y λ
es la longitud de onda (en metros por ciclo).
Velocidad.
La velocidad de propagación es la distancia recorrida por la onda dividido por el
tiempo empleado para recorrer esa distancia. La velocidad de los ultrasonidos
en un material determinado depende de la densidad y elasticidad del medio
que a su vez varían con la temperatura. La relación es directa, es decir, a
mayor densidad del medio, mayor será la velocidad de transmisión de los
ultrasonidos.
Frecuencia.
Es el número de oscilaciones (vibración o ciclo) de una partícula por unidad de
tiempo (segundo). La frecuencia se mide en Hertz (Hz). Un Hertz es una
oscilación (ciclo) por segundo. Como los ultrasonidos son ondas de alta
frecuencia, se utiliza como medida básica el MegaHertz (MHz) que es igual a
un millón de Hz.
Longitud de onda.
Es la distancia que existe entre dos puntos que se encuentran en el mismo
estado de vibración.
Amplitud.
Es el máximo cambio producido en la presión de la onda, es decir la distancia
máxima que alcanza la partícula vibratoria desde su posición inicial de reposo
(altura de la curva senoidal).
La amplitud se relaciona con la intensidad. De este modo si aumentamos la
intensidad de una onda determinada aumentaremos su amplitud. Durante la
transmisión de las ondas, por efecto de su interacción con el medio, disminuye
la intensidad de la onda en función de la distancia recorrida y como
consecuencia se produce una disminución de su amplitud.

11. Período.
Es el tiempo de una oscilación completa, es decir lo que tarda el sonido en
recorrer una longitud de onda.
PROCEDIMIENTO DE ENSAYOS DE ULTRASONIDO
Procedimiento de transmisión
Este procedimiento evalúa la parte del ultrasonido que se ha
transmitido a través de la pieza a ensayar. A un lado de la pieza se aplica
el emisor y al otro el receptor.
En presencia de un defecto la intensidad sonora en el receptor
disminuye a causa de la reflexión parcial o ose hace nula en caso de
reflexión total. Lo mismo da que se emplee sonido continuo o impulsos
de sonido para el ensayo ya que el emisor y el receptor se encuentran
separados entre sí.
En este ensayo no se puede determinar la profundidad a la que se
encuentra localizado el defecto de la pieza. Es necesaria una exacta
alineación entre el emisor y el receptor

12. Procedimiento Pulso-Eco
Este procedimiento utiliza la porción reflejada del sonido para
evaluar los defectos. El cabezal piezoeléctrico funciona tanto como
emisor como receptor. Como la energía recibida es mucho más débil
que a emitida, aquí no puede operarse sobre la base de sonido continuo,
se emplean exclusivamente impulsos de sonido.
Un impulso eléctrico de cortísima duración genera una análoga onda
ultrasónica, inmediatamente después, mientras aun se está propagando la
onda el mismo oscilador está listo para la recepción. La onda penetra el
material hasta que, como resultado de una superficie limite, tiene lugar una
reflexión total o parcial.
Si la superficie reflectante se encuentra perpendicular a la dirección
de propagación de la onda, esta se refleja en su dirección primitiva y, al
cabo de un tiempo llega de vuelta al oscilador siendo reconvertida en un
impulso eléctrico. Pero no toda la energía que regresa es reconvertida,
sino que en la interfaz entre el cabezal y la superficie de la pieza tiene
lugar una nueva reflexión, por lo que una parte menor del sonido vuelve a
atravesar la pieza por segunda vez y así sucesivamente.

13. Método de Resonancia.
Este método se basa en la medida de la frecuencia de resonancia por reflexión
(formación de ondas estacionarias) y se emplea principalmente para medición
de espesores en piezas de superficies paralelas. Si en una muestra de
superficies paralelas de determinado espesor “e”, se propaga un haz
ultrasónico de excitación continua y de amplio espectro de frecuencias, las
correspondientes oscilaciones cuya semilongitud de onda sea un submúltiplo
del espesor de la muestra, se reforzarán al superponerse en fase,
debilitándose las restantes, dando lugar a un fenómeno de resonancia, es
decir, a la formación de ondas estacionarias. En consecuencia, las oscilaciones
características se podrán definir por el número de semilongitudes de onda
contenidas en el espesor de la pieza; por ejemplo, la oscilación
característica fundamental o primera, como la correspondiente a una
semilongitud de onda por espesor (parte a de la siguiente figura) y la oscilación
característica de orden n, como la correspondiente a n semilongitudes de
onda (por ejemplo, de orden 2 y 3, siguiente figura b y c respectivamente).
INTERPRETACIÓN DE LA INFORMACIÓN ECO-PULSADA
La interpretación de la información eco-pulsada es relativamente directa para el
escaneo tipo B y tipo C. El escaneo tipo B siempre almacena la reflexión
principal.
Mientras que los ecos internos o pérdida de reflexión de respaldo o ambos son
interpretados como indicaciones.
EL EQUIPO
El generador de pulsos induce al transmisor de pulsos el cual exita
al cristal del cabezal, este corto pulso eléctrico normalmente tiene un
voltaje pico de cientos de voltios. El mismo generador también activa la
base de tiempos horizontal en el osciloscopio por medio de un circuito de
tiempo de retardo. La deflexión vertical del osciloscopio (TCR, Tubo de
rayo catódicos) se alimenta con un amplificador y un rectificador de pulsos
recibidos desde la pieza. La longitud de la medición que se observa en la
pantalla puede variar alterando la velocidad de la base de tiempo.

14. Las deflexiones verticales se producen cada vez que el cabezal
está sujeto a una tensión eléctrica propia de la recepción.
Cuando se opera con cabezales de doble cristal el transmisor
se encuentra separado del receptor, por lo tanto estos ambos cristales
poseen cables y conexiones diferentes. En estos casos los equipos
poseen circuitos de protección que aseguran que los altos voltajes del
transmisor no dañen al receptor.
Hoy en día los equipos diseñados son cada vez más livianos y
compactos, esto es favorable para la utilización en campo. A su vez la
construcción modular permite intercambiar cabezales con distintos equipos
y pantallas de visualización, así como la utilización de múltiples cabezales.
Las siguientes figuras presentan distintas configuraciones de instrumentos
de ultrasonido.

15. PATRONES DE CALIBRACIÓN

16. La acción de calibración se refiere a un acto de evaluación y
ajuste de la precisión de medida del equipo. En lo que respecta a
ensayos ultrasónicos se utilizan variados métodos de calibración ya que
es un ensayo que se basa en la comparación.
Primeramente la electrónica del equipo se debe calibrar para
asegurar su funcionamiento y diseño. Esta operación generalmente es
realizada por el fabricante ya sea en el proceso de fabricación como en el
servicio post-venta.
Luego hay una calibración que se debe realizar por el usuario
previo al ensayo. Esta calibración incluye el setup del equipo, el cabezal, y
el testeo del setup para validar los niveles deseados de precisión.
En los ensayos de ultrasonido también existe la necesidad de
estándares de referencia. Estos son utilizados para establecer un nivel
general de consistencia en la medición y ayudar a interpretar y cuantificar
la información adquirida. Son necesarios, también, para validar que el
instrumento y el setup realizado provee resultados similares sin importar
el tiempo y que, a su vez que se puede reproducir lo mismo con un
sistema diferente.
INTERPRETACIÓN DE DATOS
Gráficas y tablas de correlación de datos obtenidos.
El primer resultado que se debe obtener de los datos recopilados es la
velocidad de pulso en el elemento que se va a ensayar, la cual se obtiene
mediante la siguiente expresión.
La velocidad se determina para las tres lecturas realizadas a cada elemento y,
posteriormente, se obtiene un promedio. Esta velocidad de pulso es la más
conveniente. Con este dato, podemos determinar la calidad del elemento
probado, consultando algunos de los criterios de clasificación de calidad que se
muestran en las tablas siguientes.

17. Para determinar la profundidad de una fisura, se cuentan con dos tiempos t1y
t2 para distancias X y 2X, respectivamente, dicha profundidad se obtiene
mediante la siguiente expresión:
C= X (4(t1
2 + t2
2)/(t2
2 – t1
2))0.5
Donde:
C = profundidad de la grieta
X = distancia inicial
t1 = tiempo de la distancia inicial (X)
t2 = tiempo del doble de la distancia (2X)
Todos los datos y resultados obtenidos se anotan en la tabla de interpretación
de datos.

18. Para obtener el módulo de elasticidad dinámico a partir de la velocidad de
pulso, se cuenta con las siguientes expresiones:
1. Para probetas de laboratorio : Ed = 1.02 * V2 * W * 105
2. Para losas : Ed = 0.961 * V2 * W * 105
3. Para hormigón en masa : Ed = 0.866 * V2 * W * 105
Donde:
Ed = módulo dinámico de elasticidad del hormigón
V = velocidad de pulso
W = Peso volumétrico del hormigón
No es fácil estimar la relación que existe entre el pulso ultrasónico y la
resistencia del hormigón; pues el tipo de agregado, la relación agregado-
cemento, la edad del agregado y las condiciones de curado influyen en ella.
El equipo puede emplearse para llevar el control del hormigón en una
construcción, esto se logra mediante el uso de cilindros de prueba. En ellos se
hacen mediciones de la velocidad de pulso y resistencia a compresión, con
estos datos se hace una gráfica de resistencia en contraposición con la
velocidad de pulso (ver figura 5) que servirá como referencia y así poder hacer
ensayos al hormigón ya colocado en elementos estructurales, para lo cual
basta con medir la velocidad de pulso en cada elemento y compararla con la
gráfica obtenida de antemano en los cilindros de prueba.
CALIBRACIÓN Y MANTENCIÓN
Proceso de calibración del Equipo.
El equipo cuenta con una barra de calibración, la que tiene grabado en su
costado el tiempo de propagación del pulso por dicha barra. Para calibrarse se
colocarán los transductores debidamente engrasados en los extremos de la
barra calibradora y por medio del botón de ajuste, que se encuentra al frente
del aparato, se iguala la lectura de la barra calibradora. Esta operación se
efectuará al iniciar las mediciones y estando en operación durante períodos de
una hora.

19. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL EQUIPO
El equipo proporciona grandes ventajas, entre ellas podemos mencionar su
poco peso, fácil uso y manejo, pero sobre todo la confiabilidad en sus
resultados, ya que una forma rápida y sencilla permite conocer el estado que
guarda el hormigón del elemento ensayado.
Presenta como desventaja, que los cables transmisores en varias ocasiones
presentan falsos contactos debido al exceso de movimiento, con lo cual se
dificulta efectuar las lecturas.
ANEXO
Los métodos ultrasónicos son afectados por algunos factores, entre los que se
pueden mencionar los siguientes:
- Contacto entre superficies del hormigón y transductores.Debe
haber un íntimo contacto acústico; las superficies moldeadas, en general no
presentan problemas y si presentan alguna rugosidad, se puede eliminar
frotando con piedra de pulir. Los transductores deben apretarse contra el
hormigón y, para mejorar el contacto, se suele colocar una película de vaselina
entre hormigón y transductor.
- Longitud del recorrido. Debido a la heterogeneidad del hormigón y,
para evitar sus efectos, es conveniente que el recorrido sea más bien extenso.
Para un mismo hormigón, se han encontrado diferencias de velocidad de
propagación, al medir distintos espesores.
- Humedad del hormigón. En general, la velocidad de propagación del
sonido en el hormigón aumenta a medida que su contenido de humedad es
mayor.
- Armaduras Metálicas. Las armaduras metálicas presentes en el
hormigón, afectan considerablemente las medidas de velocidad, debido a que
en el acero, la velocidad de propagación puede ser hasta 2 veces mayor que
en el hormigón.

20. PRUEBA DE CARGAS EN EL CONCRETO
Evaluación de la resistencia de estructuras existentes
1. Los materiales de una edificación se consideran de una calidad deficiente.
2. Existe evidencia de una construcción defectuosa.
3. Una edificación que ha sufrido deterioro.
4. Un edificio que será usado para una nueva función.
5. Una edificación o una zona del mismo que no satisfaga los requerimientos
del reglamento.
Determinación de las dimensiones requeridas y las propiedades del material
• Seleccionar las dimensiones de los elementos en secciones críticas.
• Ubicar el refuerzo (varilla, malla de alambre soldada, cables) mediante
inspecciones mediciones en el lugar y confirmando en planos.
La resistencia del concreto se puede obtener de cilindros o núcleos donde la
resistencia del concreto esté en duda. ASTM C 42M, ACI 214.4R
• La resistencia del refuerzo o de los cables se obtendrá de pruebas a la
tensión de muestras representativas del material.
Sí las dimensiones y propiedades del material requeridas se determinan a
través de mediciones y ensayos, se puede determinar el valor de f de
acuerdo con:

21. Procedimiento de prueba de carga
• El número y la distribución de claros cargados en la estructura se debe
seleccionar a fin de maximizar la deflexión, los esfuerzos y la rotación en las
secciones críticas de los elementos estructurales.
⇒Se debe realizar más de una prueba de distribución
Intensidad de carga carga total de prueba.
Incluyendo la carga muerta existente en el lugar:
> 0.85 (1.4D + 1.7L), (2008)
D - Cargas muertas ó fuerzas y momentos internos.
L - Cargas vivas ó fuerzas y momentos internos.
Intensidad de carga carga total de prueba.
Incluyendo la carga muerta existente en el lugar no deberá ser menor que:
(a) 1.15D + 1.5L + 0.4(Lr ó S ó R)
(b) 1.15D + 0.9L + 1.5(Lr ó S ó R),
Factor = 0.45 donde L > 500 kg/m2
(c) 1.3D
D - Cargas muertas ó fuerzas y momentos internos
L - Cargas vivas ó fuerzas y momentos internos
Lr - Cargas vivas de cubierta ó fuerzas y momentos internos
S - Cargas por nieve ó fuerzas y momentos internos
R - Cargas por lluvia ó fuerzas y momentos internos

22. La prueba de carga se deberá realizar en la estructura después de 56 días de
edad.
Criterios de carga
• En el primer incremento de carga las mediciones de respuesta tales como la
deflexión, la rotación, la deformación, el deslizamiento o los anchos de grieta se
deben obtener en no más de una hora.
• La prueba de carga se aplicará en no menos de cuatro incrementos iguales.
• Si se tiene una prueba uniforme
Asegurar la distribución uniforme de la carga. El arqueo debe evitarse.
• Realizar mediciones de respuesta después de la aplicación de cada
incremento de carga y después de que la carga total haya sido aplicada en por
lo menos 24 horas.
• Retirar inmediatamente la totalidad de la carga después de haber obtenido
todas las mediciones de respuesta.
• Realizar una serie de mediciones finales 24 horas después de haber retirado
la carga de prueba.
Criterios de aceptación
• El desconchamiento y aplastamiento del concreto a compresión son evidencia
de falla.
Dmáx. £ [lt
2/ 20,000 h]
Dr máx. £ [Dmáx. / 4]
Dmáx. - Deflexión máxima medida, cm
Dr máx. - Deflexión residual medida, cm

23. ACI 318-41 VS 63
PROPOSED REVISION OF BUILDING REGULATIONS FOR REINFORCED
CONCRETE (ACI 318-41)*
D = 0.001 L2
12 t
Revisión Propuesta:
– BUILDING CODE REQUIREMENTS FOR REINFORCED CONCRETE (ACI
318-47)
Cambiar fórmula para leer:
D = L2
12,000 t
– BUILDING CODE REQUIREMENTS FOR REINFORCED CONCRETE (ACI
318-63)
D = L2
20,000 t
• Si no se satisfacen Dmáx. y Dr máx se puede repetir la prueba de carga.
La prueba se podrá repetir no antes de 72 horas después de retirar la primera
carga de prueba.
Dr máx. £ [Df máx. / 5]
Df máx. - Deflexión máxima medida durante la segunda prueba, cm
Observaciones
• No deben presentarse grietas que indiquen la inminencia de una falla por
cortante.
• En elementos estructurales sin refuerzo transversal, se debe evaluar la
apariencia de grietas estructurales inclinadas al eje longitudinal y que tengan
una proyección horizontal más larga que el peralte del elemento en el punto
medio de la grieta.

24. En zonas de anclaje y de traslape, se deberá evaluar en el concreto la
apariencia de grietas cortas inclinadas o grietas horizontales a lo largo del
refuerzo.
Disposiciones para magnitudes de carga inferiores
Si no se satisface:
• La evaluación analítica
• Dmáx., Dr máx o grietas por cortante
Se podrá utilizar la estructura para magnitudes de carga menores.
DRO y CSE
Seguridad
• Salvaguardar las vidas humanas y la seguridad de la estructura.
-Apuntalamiento

25. Terminología de los Ensayos de Puentes
Los dos tipos de ensayos de carga no destructivos comúnmente usados para
evaluar el comportamiento de puentes son de diagnóstico y de prueba. Los
detalles básicos de los métodos de diagnóstico y de prueba se describen en las
siguientes secciones. Procedimientos específicos para incorporar las medidas
de campo del ensayo de la carga de diagnóstico o de prueba en el proceso de
evaluación son presentados por Barker (2001), Cai y Saguí
(2001), Barker y otros. (1999), y Lichtenstein (1998).
Ensayos de Diagnóstico
Los ensayos de diagnóstico son generalmente empleados cuando los planos
del diseño original de un puente no existen para crear un modelo analítico y
representativo. Ordinariamente, el vehículo usado para el ensayo es un camión
cargado con asfalto o material de construcción que se usa como base para
carreteras. El puente es cargado a un nivel abajo de su límite elástico (ver
Figura 1) de una manera estática o semi-estática. En el caso anterior, el
camión de ensayo con carga se mantiene estacionario en una posición
específica mientras los datos son adquiridos.
En el otro caso, los datos son adquiridos en diferentes puntos transversales a
lo largo del puente cuando el camión de ensayo es conducido a una baja
velocidad. Las medidas de deformación y deflexión son tomadas en varios
puntos para determinar la distribución de la carga y las características de
rigidez del puente. En algunos casos se aplican altas velocidades para
determinar los efectos de impacto dinámico.
Después del ensayo, los datos de campo son comparados con los resultados
del modelo analítico para determinar el comportamiento del puente y estimar su
capacidad. Típicamente los datos de deformaciones y deflexiones son menores
que los resultados analíticos como resultado de la dificultad de modelar
precisamente la rigidez actual y las condiciones de borde de la estructura.
Estas diferencias podrían ser usadas para aumentar la especificación original
de AASHTO en la evaluación de carga de los puentes.
Ensayos de Prueba
Un ensayo de prueba representa un intento para determinar experimentalmente
que un puente puede resistir con seguridad una carga de un cierto vehículo de
evaluación. En situaciones donde un modelo analítico no puede ser
desarrollado como resultado de la inexistencia de planos de diseño o cuando el
puente ha sufrido un deterioro severo, el ensayo de prueba es preferido. Esta
forma de ensayo también se emplea para evaluar diferente tipos de puentes
que son difíciles para analizar con modelos lineales y/o problemáticos para la
instrumentación en el campo.
Antes que un ensayo de prueba sea ejecutado, una carga de prueba es
determinada; lo cual produce los efectos del vehículo de la evaluación
incrementado por el factor de la carga activa y factores de impacto (ver Figura
1).
Para alcanzar este alto nivel de carga, una variedad de sistemas de carga han
sido empleados, incluyendo tractores trailer cargados con bloques de concreto
y tanques militares. La carga de prueba puede ser aplicada sola o en
secuencia. La primera opción puede ser ejecutada mas rápidamente pero es
más susceptible causar daños al puente. La segunda opción provee un ensayo

26. de carga más controlada porque las deformaciones y deflexiones máximas
pueden ser monitoreadas durante cada incremento de carga para asegurar que
el ensayo de la carga proceda como ha sido planeado. Las cargas aplicadas en
incrementos pueden ser usadas para determinar el lugar de la curva de
reacción o para verificar el comportamiento linear del puente. Típicamente, las
medidas son tomadas en algunos puntos críticos para monitorear la condición
del puente durante el ensayo. Después de cada incremento de carga, el grado
de recuperación de deflexión y/o deformación es usado como una indicación de
la condición del puente y es un factor decisivo para proceder al siguiente nivel
de carga. El ensayo es terminado cuando la carga fijada ha sido alcanzada o la
reacción del puente llega a ser no linear. La carga final colocada sobre el
puente es considerada como la capacidad factorizada y es reducida por el
impacto y los factores de la carga activa para obtener la evaluación de rango
del puente.
REVISIÓN DE TRABAJOS
La revisión de los trabajos previamente realizados ha sido organizada de
acuerdo a las agencias activamente involucradas en la evaluación experimental
de los puentes en los Estados Unidos. La revisión se enfoca en los resultados
de ensayos estáticos y semi-estáticos hechos en la estructura de los puentes
con vigas con el objetivo principal de mejorar su evaluación. Aunque sólo las
prácticas en los Estados Unidos son descritas aquí, Canadá y Suiza tienen una
extensa experiencia en el ensayo de los puentes que han sido revisadas por
Pinjarkar (1998).

29. INSTRUMENTOS

30. GUIA APLICABLE EN LA INSTALACION DE UN SISTEMA DE
INSTRUMENTACION DURANTE UNA PRUEBA DE CARGA,
ACI 437R-03
1. Se deben inspeccionar deflexiones, deformaciones laterales, rotación de los
soportes, asentamientos o deslizamientos de los Soportes
2. La instrumentación debe ser capaz de determinar cambios relativos en la
forma de la estructura
3. La instrumentación debe protegerse de la influencia del medio ambiente
(rayos directos del sol, viento, lluvia, etc.)
4. Determinar los efectos de cambios térmicos en las deformaciones de la
estructura y en los mismos instrumentos
5. En miembros sujetos a flexión los esfuerzos deben medirse en las secciones
críticas e instrumentarse de manera doble
6. Error aceptable en los instrumentos < 5% deformación teórica calculada y no
más de 0.13 mm
7. Las deflexiones de miembros estructurales pueden ser medidas con
dispositivos mecánicos, electrónicos ó con equipo convencional de topografía
8. La instalación de transductores de desplazamiento, strain gages puede
consumir tiempo y es costoso, particularmente a la intemperie
9. Los inclinómetros son utilizados para medir la rotación ó la pendiente de los
miembros de prueba
10. Los dispositivos mecánicos como los medidores de carátula (cuadrante) se
utilizan en estructuras con deflexiones pequeñas y rígidas. Puede ser peligrosa
la toma de mediciones
11. Las deflexiones mayores pueden medirse fácilmente suspendiendo escalas
graduadas desde puntos críticos y leerlas con un nivel
12. Los anchos de grieta pueden medirse con lupas ó con comparadores de
grietas. Su uso está restringido durante la ejecución de la prueba por razones
de seguridad
13. Los movimientos de las grietas pueden medirse con medidores de carátula
ó transductores de desplazamiento
14. Distinguir el tipo de agrietamiento en estructuras deterioradas (grietas
estructurales).
15. Emplear termómetros y termo-pares para medir la temperatura ambiental
durante la ejecución de la prueba de carga. Se recomienda colocar
termómetros por la parte de arriba y en lecho inferior de las losas cuando estan
expuestas a la acción directa de los rayos solares.
16. Se pueden emplear celdas de carga de diferentes tamaños, formas y
capacidades para medir la carga aplicada por los gatos hidráulicos o
neumáticos. Los transductores de presión pueden tambien ser utilizados para
medir la presión del fluido en los sistemas hidráulicos, los cuales pueden ser
calibrados para cierto nivel específico de carga.
17. Los sistemas de datos pueden acumular lecturas de forma simultánea y en
tiempo real de diferentes dispositivos tales como: transductores de presión,
celdas de carga, LVDTs, inclinómetros, extensómetros y strain gages

32. TIPOS DE PRUEBAS

34. LOCALISACION DE LA FALLA

35. RECOMENDACIONES
 Hacer un trabajo de manera adecuada y desacuerdo a los
procedimientos para no tener datos erróneos.
 Para llevar con éxito procesos se debe de tener en cuenta las normas
básicas que lo rigen.
 Que las pruebas no destructivas de ultrasonido ayuda a encontrar fallas
en las estructuras de concreto, como fisuras, rajaduras, cangrejeras, etc.
 Para hacer los ensayos es preciso que las estructuras con cierto
requisitos
CONCLUSIONES
Una breve revisión de las prácticas de ensayos de prueba y diagnóstico para
puentes en los Estados Unidos dentro de los últimos 20 años ha sido proveído.
Los dos métodos se diferencian desde el punto de vista del nivel de carga
aplicada al puente, la cantidad y el significado de las medidas tomadas, y la
manera como se usan los resultados experimentales para determinar la
evaluación de carga. Esta revisión provee antecedentes para las agencias
interesadas en adoptar el ensayo de carga como parte del proceso de la
evaluación de los puentes. Ha sido demostrado mediante los casos de estudio,
que el ensayo no destructivo de carga es un medio muy efectivo para mejorar
la capacidad de la evaluación de un puente. Distinto al ensayo de prueba, en
donde la decisión de la evaluación puede hacerse, basandose en
deformaciones específicas y/o deformaciones obtenidas durante un ensayo, se
concluye que en los ensayos de diagnóstico se requiere un análisis mas
riguroso de los datos después de los ensayos.
BIBLIOGRAFIA
1. Strength Evaluation of Existing Concrete Buildings, ACI 437R-03,
Manual of Concrete Practice.
2. Applications of ACI 318, Load Test Requirements, CRSI
Professional Members´Structural Bulletin No. 16, November 1987.
3. Evaluation of Reinforced Bars in Old Reinforced Concrete
Structures, Engineering Data Report Number 48
4. In Situ Load Testing of Parking Garage Reinforced Concrete Slabs:
Comparison between 24 h and Cyclic Load Test
5. Inspection of Prestressed Concrete Road Bridge by Ultrasound 3D
Tomographer System, Ramboll
REFERENCIAS
http://www.ndted.org/EducationResources/CommunityCollege/Ultrasonics/cc_ut_index.htm
 http://imcyc.com/boletin/images/jalisco/pdf/reglamento_de_las_construcciones.pdf
 http://civilgeeks.com/2011/04/11/ensayos-no-destructivos-del-concreto-ultrasonido/
 http://www.aero.ing.unlp.edu.ar/catedras/archivos/Apunte%20Ultrasonido%202012.pdf
 http://www.elmundodelaaviacion.com.ar/manuales-tecnicos/41-ensayos-no-
destructivos/157-metodo-por-ultrasonido
 http://academic.uprm.edu/laccei/index.php/RIDNAIC/article/viewFile/37/36