Nuevo método de ensayo para hormigón armado
El hormigón armado es un material de construcción indispensable para edificios, puentes y otras estructuras. Sin embargo, comprobar su estado y su seguridad puede resultar todo un reto. Un grupo de investigación de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) está desarrollando actualmente un nuevo método de alta sensibilidad para controlar el estado de las estructuras de hormigón. Nuevos sensores y modelos de cálculo asistidos por ordenador permitirán por primera vez inspeccionar con precisión las estructuras y localizar el lugar exacto de los daños.
Las estructuras de hormigón armado están sometidas a cargas importantes. Deben soportar el peso y las vibraciones de los trenes de alta velocidad y de mercancías, así como las fuerzas que actúan sobre los edificios de gran altura. Por ello, es fundamental inspeccionar periódicamente toda la estructura y evaluar el estado del material de construcción. Hasta ahora, el control se basaba en pruebas de materiales complejas que llevaban mucho tiempo, mano de obra y eran costosas. Por ejemplo, los inspectores a menudo golpeaban los puentes a mano con martillos para comprobar si tenían cavidades, lo que puede obligar a cerrarlos temporalmente. A pesar de estas pruebas periódicas, no se pueden descartar por completo fallos graves en los materiales, como el derrumbe del puente Carola en Dresde.
Por este motivo, desde hace tiempo se están realizando investigaciones sobre métodos de ensayo por ultrasonidos. El grupo de investigación CoDA (Concrete Damage Assessment by Coda Waves) ha presentado resultados prometedores para un nuevo método: la interferometría de ondas Coda (CWI) basada en ultrasonidos y de alta sensibilidad. Este método no solo permite realizar ensayos selectivos de estructuras, sino también un seguimiento continuo y completo. Como resultado, se pueden detectar de forma temprana cambios críticos en los edificios, lo que permite tomar medidas a tiempo para evitar cierres o evacuaciones.
Mediciones en condiciones reales
CWI es un método para monitorizar y analizar cambios en los materiales, especialmente adecuado para componentes de hormigón y hormigón pretensado. Utiliza ondas ultrasónicas para detectar cambios muy pequeños en la estructura del material. Esta técnica es especialmente útil para detectar estados de tensión y posibles daños en una fase temprana.
El grupo de investigación CoDA (DFG FOR 2825), formado por investigadores de la Universidad Técnica de Múnich (TUM), la Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), la Ruhr-Universität Bochum (RUB) y la Universidad de Ciencias Aplicadas de Bochum (BO), está probando ahora la aplicación de CWI para la monitorización de estructuras de hormigón armado en pruebas a largo plazo en dos estructuras. Desde 2021, los investigadores han estado utilizando sensores ultrasónicos para evaluar el estado del puente Gänstor, que se extiende a lo largo de 96 metros entre Ulm y Neu-Ulm. En 2022, también comenzaron las mediciones en la estación de metro Scheidplatz de Múnich, donde los sensores controlan la carga en el techo causada por el tráfico de tranvías por encima. Los esfuerzos de colaboración y los resultados de la investigación en curso sobre el puente Gänstor se presentaron en la Conferencia Internacional sobre Puentes en la Cuenca del Danubio (ICBDB) el 21 de noviembre en la TUM.
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Los modelos asistidos por computadora interpretan las señales de los sensores
Los sensores tubulares, de tan solo 75 milímetros de longitud y 20 milímetros de diámetro, se instalan de forma permanente en perforaciones o directamente en las estructuras durante la producción. Proporcionan continuamente datos sobre la carga actual y los posibles cambios relacionados con el envejecimiento del material. Sin embargo, las señales de los sensores ultrasónicos no revelan de inmediato la extensión o la ubicación exacta de los posibles daños, sino que deben someterse a un proceso de traducción e interpretación.
Cuando se combinan con el aprendizaje automático, los datos de ultrasonidos se pueden interpretar para revelar cambios en las propiedades físicas de los materiales, como la rigidez, en diferentes escalas. Estos métodos no solo pueden determinar el alcance del daño, sino que también pueden identificar su ubicación. Los datos recopilados de los sensores se transmiten a un servidor, lo que permite el monitoreo remoto de la estructura. Este avance permite el monitoreo centralizado de múltiples estructuras en el futuro.
“Monitoreo permanente con mínima intrusión”
El portavoz del proyecto CoDA, Christoph Gehlen, catedrático de Materiales y Ensayos de Materiales en Ingeniería Civil de la TUM, afirma: «Los resultados de nuestros años de pruebas en condiciones reales son claros: hemos conseguido perfeccionar el método de medición de CWI hasta tal punto que en el futuro podremos utilizar nuestros sensores y modelos de evaluación complejos para supervisar incluso edificios de gran tamaño con una intrusión mínima en la estructura. El factor decisivo en este caso es nuestro enfoque sistemático y holístico, que tiene en cuenta todo, desde las influencias externas como la temperatura y la humedad hasta una variedad de factores diferentes para evaluar las señales». Universidad Técnica de Munich News. Traducido al español
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