Un vistazo a cómo se utilizan los ensayos no destructivos para evaluar el estado estructural de edificios e instalaciones existentes.
- Una revisión preliminar
- Evaluación detallada de la condición
Dependiendo de los objetivos de la evaluación del estado, la condición física de la estructura y la configuración del edificio, la metodología de evaluación puede variar. Por ejemplo, la evaluación puede limitarse a una inspección visual no intrusiva únicamente (principalmente en la evaluación preliminar), o puede involucrar métodos intrusivos y destructivos para obtener muestras (principalmente en la evaluación detallada del estado).
El uso de pruebas no destructivas para la evaluación de condiciones estructurales es una práctica común. Un enfoque de múltiples tecnologías que utiliza diferentes métodos NDT puede ayudar a los ingenieros en diversas aplicaciones de ingeniería y de diferentes maneras. En este artículo, revisaremos brevemente algunos de los desafíos más comunes que enfrentan los ingenieros en la evaluación de estructuras existentes. Luego revisaremos cómo varios métodos de END pueden ayudar a los ingenieros a obtener información sobre las diferentes propiedades mecánicas y de durabilidad de los materiales y componentes estructurales.
Evaluación de la condición estructural
Una evaluación confiable de la condición estructural se basa en gran medida en observaciones rigurosas y en la recopilación de datos precisos que puedan describir adecuadamente la condición existente de la estructura, la investigación. Al hacerlo, los ingenieros buscan signos de defectos y averías en los elementos estructurales en el primer paso. La inspección visual de cerca de los elementos proporciona un método rentable para la detección rápida del sistema estructural. Sin embargo, esto no proporciona ninguna información sobre las propiedades de los materiales o defectos ocultos debajo de la superficie . A continuación se resumen algunos de los problemas más importantes que interesan a los ingenieros estructurales:
1- Detalles estructurales
Para evaluar la capacidad de carga del sistema estructural, los ingenieros deben obtener información precisa sobre el tamaño y la configuración de los elementos existentes. Algunos de estos detalles importantes se enumeran a continuación:
- Dimensiones de la sección transversal
- Tamaño de la barra de refuerzo
- Espaciado y patrón de barras de refuerzo
- Espesor de la cubierta de hormigón
- Espesor del elemento de hormigón con acceso por un solo lado
- Ubicación de tendones de pretensado / postensado en vigas y losas de hormigón.
La inspección visual y la medición con cinta pueden ayudar a determinar las dimensiones generales de la sección transversal de los componentes estructurales accesibles. Sin embargo, no proporciona información sobre los componentes del subsuelo.
Las pruebas no destructivas se pueden utilizar para ayudar a los ingenieros a comprender mejor estos detalles. Por ejemplo, el radar de penetración terrestre (GPR) se puede utilizar para localizar con precisión el refuerzo de acero. Este es un método rápido, rentable y 100% no intrusivo. GPR puede ayudar a los inspectores e ingenieros a verificar el refuerzo tal como se construyó, identificar las ubicaciones de las barras de refuerzo superior e inferior (es decir, en losas y muros) y encontrar la configuración del refuerzo transversal. Por ejemplo, si los ingenieros estructurales necesitan verificar el espaciado del refuerzo en la posible zona de bisagras de plástico, GPR puede ayudar a verificar el espaciado de los estribos. 
Otro grupo importante de pruebas son las pruebas ultrasónicas del hormigón. Los métodos ultrasónicos, como Ultrasonic Pulse Echo, se pueden utilizar para predecir el espesor de elementos de hormigón con acceso por un lado. Esto es importante en revestimientos de túneles, alcantarillas de troncos y muros de contrafuerte. La evaluación del grosor del revestimiento puede ayudar a los ingenieros a evaluar la resistencia general con mayor precisión.
2- Integridad estructural y defectos
Los defectos superficiales y subsuperficiales pueden afectar la integridad estructural. Es importante obtener información sobre posibles problemas en los componentes estructurales. A continuación se muestra una lista de defectos importantes que pueden afectar el desempeño estructural.
- Grietas de hormigón
- Vacíos en hormigón
- Delaminación en losas de hormigón, tableros de puentes, etc.
- Emisiones de bonos (hormigón viejo y nuevo)
- Materiales de mala calidad (panal de abejas)
- Hormigón deteriorado (reacciones álcali-sílice, hormigón degradado, etc.)
El método más utilizado es la prueba de martillo de rebote (martillo de Schmidt) . Si bien se informa que no existe una correlación teórica entre la resistencia del hormigón y el número de rebote, la prueba se usa a menudo para la evaluación comparativa de la resistencia. Además, al desarrollar una correlación específica del proyecto entre el número de rebote y la resistencia del hormigón, el número de pruebas intrusivas se puede reducir significativamente. Otra prueba importante que no es 100% no intrusiva es la prueba de extracción, donde los resultados de la prueba se pueden utilizar para evaluar la resistencia a la compresión del hormigón.
4- Inspección y monitoreo de corrosión como END
El mapeo del potencial de corrosión de media celda es un método rápido y no destructivo para evaluar la probabilidad de corrosión en estructuras de hormigón. Puede usarse para evaluar la probabilidad de tener corrosión activa. La simplicidad de la prueba la hace popular para la inspección de áreas grandes, como losas de garajes de estacionamiento y cubiertas de puentes. La prueba también se puede utilizar para verificar la calidad de una estructura de hormigón reparada. La medición de la tasa de corrosión agregará una nueva información a la ecuación. La medición de la tasa de corrosión se puede utilizar para evaluar la rapidez con la que se produce la corrosión. Esto normalmente se informa como pérdida de sección transversal por año. La tasa de corrosión se puede determinar mediante procedimientos intrusivos y no intrusivos. La mayoría de los dispositivos comerciales funcionan basándose en la estimación de la resistencia de polarización, donde el cambio en el potencial de media celda se mide bajo corriente / voltaje aplicado. La resistividad eléctrica de la superficie es otra prueba importante que proporciona información sobre la conductividad de los materiales de hormigón. La prueba puede ayudar a evaluar la resistencia del hormigón frente a agentes agresivos, como el ion cloruro. La información obtenida de estas pruebas se puede utilizar para determinar la vida útil restante de la estructura.
5- Vacíos bajo la superficie
Los huecos en losas de hormigón sobre el nivel del suelo son un problema común en los edificios de hormigón más antiguos. Es posible que la tierra debajo se haya lavado con el tiempo, dejando huecos y áreas huecas que podrían afectar la seguridad y confiabilidad. El método Impulso-Respuesta es un gran método no destructivo para el levantamiento de vacíos en losas de concreto a nivel.
Otro problema importante es la presencia de huecos y huecos debajo del revestimiento de hormigón en túneles y alcantarillas troncales. El flujo de agua puede lavar la tierra debajo del revestimiento, dejando un vacío. La ecografía de pulso ultrasónica y la tomografía ultrasónica se pueden utilizar para evaluar la extensión de los huecos debajo de la superficie.
Métodos intrusivos
Si bien generalmente se prefieren los métodos no intrusivos, hay algunos casos en los que los ingenieros deben observar más de cerca los detalles. Es necesario tomar muestras de núcleos o cortar barras de acero de estructuras de hormigón para evaluar ciertas propiedades mecánicas de los materiales.
Enfoque de múltiples tecnologías para la evaluación de condiciones estructurales
El uso de una combinación de pruebas no destructivas para la evaluación de condiciones estructurales puede ayudar a los ingenieros a recopilar información crítica sobre los defectos existentes con mayor precisión. La principal ventaja de estas pruebas es que son repetitivas y se pueden utilizar para inspecciones y controles periódicos. Si una o dos de las pruebas apuntan a un problema existente, se mejorará la precisión del diagnóstico. Además, estas pruebas pueden complementarse entre sí de buenas maneras. Por ejemplo, el escaneo GPR y la tomografía ultrasónica se pueden combinar para recopilar información sobre los detalles estructurales, como el grosor del elemento, la configuración del refuerzo y la presencia de defectos debajo de la superficie. Otro gran ejemplo es el uso múltiple del mapeo del potencial de corrosión de media celda, la resistividad eléctrica de la superficie y la medición del espesor de la cubierta que pueden ayudar a los ingenieros involucrados en el estudio del estado del puente.