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Evaluación no destructiva de fisuración en vigas de hormigón

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En este artículo y presentación, describiremos el uso de la evaluación no destructiva de la fisuración en vigas de hormigón. Se discuten las principales razones detrás del agrietamiento. Se presenta un enfoque sistemático para evaluar la condición actual de la viga. Ciertas características de las grietas del hormigón, como el ancho y la profundidad de la grieta, se miden utilizando métodos NDT. El escaneo GPR se utiliza para determinar los detalles estructurales de la viga, como la ubicación y el espaciado de los estribos, así como el espesor de la cubierta. La velocidad de pulso ultrasónico se usa para evaluar la profundidad de la grieta del concreto, mientras que el eco de pulso ultrasónico se usa para determinar el espesor total del elemento solo desde el costado. Finalmente, se utilizó la prueba del martillo de rebote (martillo Schmidt) para verificar la uniformidad y la resistencia del hormigón.

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¿Qué es una grieta?

En este artículo, vamos a describir cómo utilizar pruebas no destructivas para la evaluación de grietas en un elemento de viga de hormigón. Las grietas son el signo más común de defectos en elementos de concreto, sin embargo, no todas las grietas nacen iguales. Si bien las grietas inactivas no tienen un impacto serio en la durabilidad o el desempeño estructural de la estructura, las grietas más severas pueden ser un signo de deterioro y deficiencia estructural. Primero, ¡veamos qué es una grieta!
Una grieta es una fractura lineal en el hormigón que se extiende parcial o completamente a través del miembro. El hormigón es un material relativamente bueno en compresión; sin embargo, puede romperse fácilmente como resultado de esfuerzos de tracción.

¿Por qué se agrieta el hormigón?

Varios problemas pueden provocar grietas en el concreto, que incluyen:
  • cargas externas excesivas,
  • fuerzas de sujeción externas,
  • fuerzas de contención internas,
  • movimientos diferenciales,
  • asentamientos,
  • Corrosión del refuerzo.
En una viga de hormigón, los esfuerzos de tracción son soportados inicialmente por el hormigón y el refuerzo. Cuando los esfuerzos de tracción en la viga exceden la capacidad de tracción, el hormigón se agrieta. Después de este punto, la fuerza de tracción se transfiere completamente al refuerzo de acero. En una viga de hormigón, los anchos de fisura y su distribución se controlan principalmente mediante armaduras transversales, o simplemente los estribos. Las grietas que resultan de cargas aplicadas externamente aparecen inicialmente como grietas finas y son inofensivas. Sin embargo, a medida que el refuerzo se tensa aún más, las grietas iniciales se abren y se extienden progresivamente en numerosas grietas más anchas. Ahora que sabemos por qué y cómo se agrieta el hormigón, volvamos a nuestra primera pregunta. ¿Cómo podemos evaluar las grietas en el hormigón?
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Evaluación de fisuras en vigas de hormigón

1. Inspección de cerca

Una evaluación sistemática a menudo comienza con una inspección visual detallada de cerca del elemento. Las grietas y otros defectos superficiales están identificados y marcados. Por cada grieta, se recopilan dos piezas de información:
  • Ancho de la grieta
  • Profundidad de la grieta.

2. Medición del ancho de la grieta

El ancho de las grietas puede proporcionar una indicación de la gravedad de las grietas. Los anchos de las grietas se pueden medir fácilmente con una simple regla de ancho de las grietas. Las aplicaciones modernas que utilizan técnicas de procesamiento de imágenes o escaneos láser también pueden ayudar a estudiar la distribución y el ancho de las grietas. Si bien es posible que las grietas finas no impongan un riesgo grave a la integridad estructural, las grietas más anchas pueden ser un signo de un daño severo y requerir reparación o modernización.

Visual Inspection of Cracks and Defects3. Medición de la profundidad de la fisura

Por otro lado, las profundidades de las grietas se pueden utilizar para estudiar la integridad estructural y el rendimiento de durabilidad de la viga de hormigón. Un método NDT simple para estimar la profundidad de la grieta es la velocidad del pulso ultrasónico o simplemente UPV. En esta aplicación en particular, el transductor de envío se coloca en un lado de la grieta, mientras que el transductor de recepción se coloca en el otro lado. Primero se colocan los sensores a una distancia D, y se mide el tiempo de tránsito. Posteriormente, se aumenta la distancia a 2xD y se repite la prueba. Luego, los resultados se utilizan para estimar la profundidad de las grietas. La profundidad de la grieta puede mostrar si los defectos de la superficie se propagan profundamente en el elemento o se limitan a la superficie, lo que ayuda a los ingenieros a evaluar la integridad estructural.

Ultrasonic Pulse Velocity for Crack Depth Estimate in Concrete oq902bp0mzj6nt1zqq9kiw9z9ei7cdqoipoy6ug4yy4- Detalles estructurales usando GPR

Otra gran tecnología es Ground Penetrating Radar o simplemente GPR. Podemos utilizar escaneos GPR para localizar los estribos. Esto permitirá a los ingenieros estructurales verificar la idoneidad del refuerzo existente para la carga prevista. Los escaneos GPR también se pueden usar para determinar detalles estructurales como el espaciado de las barras de refuerzo y el espesor de la cubierta de concreto.

Ground Penetrating Radar for Evaluating Concrete Beam Detail oq90mov4preu7nh0tj6kjr9ily4i4albbijoio925m5- Eco de pulso ultrasónico

El método de eco de pulso ultrasónico se puede utilizar para evaluar el espesor de los elementos existentes. Esto se vuelve importante al evaluar elementos de hormigón con acceso por un solo lado. Los ejemplos pueden ser las vigas de borde, los muros de contención y los tanques de hormigón. El método de eco de pulso ultrasónico utiliza ondas de corte para estimar la profundidad y la ubicación de los huecos internos y las anomalías, así como el grosor del elemento.

Ultrasonic Pulse Echo for Evaluating Concrete Beams6. Resistencia y uniformidad del hormigón con el martillo Schmidt

Se puede utilizar un martillo de rebote o un martillo Schmidt para identificar puntos débiles en un elemento de hormigón. También se puede utilizar para obtener una estimación de la resistencia a la compresión si se establece una correlación confiable entre la prueba de compresión y el número de rebote. Otro enfoque sería utilizar métodos combinados de END, como el procedimiento SonReb, para obtener una estimación más precisa de la resistencia del hormigón en el lugar. Esto ayuda a minimizar el número de pruebas intrusivas y evita intervenciones innecesarias. Varios investigadores han desarrollado modelos matemáticos para determinar la resistencia a la compresión combinando la velocidad del pulso ultrasónico y el número de martillo de rebote en una función exponencial.

Rebound Hammer for Evaluating Concrete Beams oq9114nvp56ek0hzi9v9cm3f40yhcwwvmzb6wouckqObservaciones finales

  • La inspección visual es el primer paso para evaluar el estado de las vigas de hormigón.
  • Se pueden usar reglas de ancho de grietas para identificar la gravedad de las grietas
  • El método UPV puede ayudar a evaluar la calidad del hormigón, así como la profundidad de las fisuras.
  • El GPR se puede utilizar para determinar la ubicación y el espaciado de los estribos y obtener una estimación del espesor de la cubierta de hormigón.
  • UPE, por otro lado, puede proporcionar información crítica sobre el espesor del elemento de hormigón, así como identificar posibles defectos debajo de la superficie.
  • La prueba del martillo de rebote se puede utilizar para verificar la uniformidad y la resistencia en un elemento de hormigón.
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