El objetivo de este texto es analizar los siguientes ensayos en estructuras de hormigón:
- Esclerometría;
- Extensometría;
- Acelerometría;
- Resistencia a la compresión axial;
- Carbonatación.
Esclerometría
La esclerometría es un ensayo no destructivo que mide la dureza superficial del hormigón, proporcionando elementos para evaluar la calidad del hormigón endurecido. El equipo utilizado es un esclerómetro de reflexión.
La evaluación de la dureza superficial mediante un esclerómetro de reflexión consiste en medir y correlacionar la energía conservada elásticamente tras el impacto de una varilla semiesférica contra la zona de prueba. Esta energía suele presentarse en términos de índice esclerométrico.
La esclerometría en la práctica
En la práctica, los distintos valores medidos durante los ensayos de hormigón se registran, se tabulan y se utilizan para calcular el índice esclerométrico final. Con el tratamiento estadístico adecuado, el índice esclerométrico final se utiliza para correlacionar la resistencia a la compresión característica de las probetas.
Nesse sentido, como mencionado anteriormente, em conjunto com a ultrassonografia do concreto a esclerometria é particularmente interessante para o comissionamento de estruturas de grande dimensão e/ou responsabilidade, como são os casos de:
- Puentes;
- Viaductos;
- Túneles;
- Apoyo a equipos como trituradoras, silos, molinos, etc.
Debido a su sencillez y rapidez de ejecución, la pacometría también puede utilizarse para determinar partes o regiones que deben investigarse mediante métodos de respuesta más precisos.
Extensometría y Acelerometría
La extensometría y la acelerometría se utilizan habitualmente para controlar la respuesta estructural al conjunto de acciones a las que están sometidas.
Na prática do cálculo estrutural, as tensões e deformações podem ser obtidas por meio da idealização de certos comportamentos estruturais, da estimativa dos carregamentos atuantes e do conhecimento do material em análise. Essas e outras premissas também são adotadas para a representação computacional de estruturas com o método dos elementos finitos.
En este contexto, cuando surgen necesidades relacionadas con alguno de estos factores, la extensometría y la acelerometría son algunas de las herramientas disponibles para evaluar la respuesta estructural real del bien. En general, son aplicables en ensayos concretos cuando:
- Queremos evaluar el comportamiento estructural bajo una carga determinada;
- Desea conocer la magnitud y el comportamiento de una carga durante un periodo de tiempo determinado;
- Es necesario supervisar la respuesta estructural a una acción especial o excepcional;
- Deseja-se monitorar a resposta estrutural frente às ações advindas de sua operação, como ocorre no SHM.
Además de los casos mencionados, la posibilidad de controlar velocidades, desplazamientos y defectos estructurales, como grietas, permite conocer cambios en el comportamiento estructural y dar la voz de alarma sobre el incumplimiento de los estados límite últimos o de servicio normativos. Este último caso es especialmente interesante para
- Estructuras que soportan procesos vibratorios en los que la respuesta dinámica del conjunto (equipos y estructura) perjudica el rendimiento mecánico o causa daños a la estructura;
- Puentes, viaductos, pasarelas y estructuras en las que la incomodidad de los usuarios es especialmente relevante y debe vigilarse.
La figura 7 muestra un ejemplo de aplicación de estas metodologías para la vigilancia de una estructura a gran escala.
Figura 7: Ejemplo de control de los efectos de la carga en la Puerta de Brandemburgo (Alemania). Adaptado de: SAMCO F08a.
En relación con otros materiales estructurales, la extensometría en piezas de hormigón debe evaluarse teniendo en cuenta la falta de homogeneidad del material, el comportamiento mecánico de las piezas reforzadas y el tipo de acción o fenómeno que se desea investigar.
Si desea obtener más información sobre estos métodos y sus aplicaciones, no deje de consultar nuestra serie de blogs sobre extensometría y acelerometría:
- Princípios básicos da extensometria – Parte 1;
- Princípios básicos da extensometria – Parte 2;
- Princípios básicos da Acelerometria.
Resistencia a la compresión axial en probetas
Embora estimada por métodos de ensaio não destrutivo, a definição da resistência à compressão característica do concreto em serviço ocorre por meio da extração direta de amostras do concreto da estrutura. Para isso, uma peça de concreto com seção transversal padronizada, quando rompida em prensa, permite a obtenção direta da tensão na qual ocorre falha do corpo estudado.
De acuerdo con el conjunto de normas brasileñas aplicables, la definición de la resistencia a la compresión axial en probetas es útil en los ensayos de hormigón para:
- Aceptación final del hormigón en caso de no conformidad de la resistencia a la compresión del hormigón;
- Evaluación de la seguridad estructural de las obras en curso;
- Verificación de la seguridad estructural en obras existentes, ante cambios de uso, accidentes, derrumbes parciales y otras situaciones en las que debe conocerse la resistencia a compresión del hormigón.
Idealmente, además de los resultados no destructivos de los ensayos de hormigón, sería deseable disponer de resultados de resistencia a la compresión para mejorar la comprensión global de la estructura. Otra ventaja asociada a la extracción de testigos es la disponibilidad de material para ensayos de carbonatación, contaminación y durabilidad del hormigón. Uno de los riesgos asociados a este proceso es la fragilización de piezas por pérdida de sección o corte de barras de armadura. Por lo tanto, para evitar la fragilización irrecuperable de las piezas, es necesario conocer el comportamiento estructural complementado con ensayos de pacometría. La figura 8 ilustra el procedimiento de extracción de testigos.
Figura 8: Procedimento de extração de testemunhos em estrutura de concreto. Fonte: Kot Engenharia.
Profundidad del frente de carbonatación
La carbonatación del hormigón es el resultado de la acción del dióxido de carbono atmosférico(CO2) sobre el cemento hidratado. Entre otros factores, este fenómeno culmina con la reducción del pH del hormigón por debajo de 9, la concentración de hidrógeno a partir de la cual comienza la corrosión de las barras de refuerzo de la estructura, también conocida como despasivación. La velocidad de carbonatación depende de la concentración de dióxido de carbono en el ambiente, de la porosidad del hormigón y de la presencia de fisuras en la pieza. Además de estos factores, estimar el periodo necesario para que la armadura se despasive requiere conocer el recubrimiento (capa de hormigón que recubre la armadura) de las piezas. La figura 9 ejemplifica el mecanismo comentado.
Figura 9: Carbonatación en piezas con aberturas. Fuente: Adaptado de Souza (1998).
A la vista de esta discusión, el conocimiento de la profundidad del frente de carbonatación adquiere interés porque la normativa aplicable entiende por vida útil el periodo de tiempo durante el cual la estructura mantiene determinadas características y no requiere intervenciones significativas.
Como uno de los principales mecanismos de deterioro relacionados con el refuerzo, la despasivación debida a la carbonatación del refuerzo es indeseable y difícil de recuperar.
En resumen, el conocimiento de la profundidad del frente de carbonatación en la estructura es importante, ya que la despasivación debida a la carbonatación de la armadura es uno de los puntos de referencia de la vida útil de la estructura de hormigón. La figura 10 muestra los resultados de este tipo de evaluación.
Figura 10: Exemplos de ensaio de profundidade da frente de carbonatação. Fonte: Kot Engenharia.
Conclusión
La correcta interpretación de los mecanismos de manifestación de anomalías en estructuras de hormigón permite la explotación y el mantenimiento seguros del activo a lo largo de su ciclo de vida. En este proceso, los ensayos de hormigón permiten caracterizar mejor los defectos y sus mecanismos de manifestación.
Para el proceso de diagnóstico, también es importante señalar el papel complementario que desempeñan varias de estas metodologías y la necesidad de comprender sus limitaciones y aplicaciones a la hora de elegirlas.
Por último, como se menciona a lo largo del texto, el análisis estructural y la inspección visual detallada también son herramientas indispensables en este proceso.
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Referencias:
[1] SOUZA, RIPPER. Patología, recuperación y refuerzo de estructuras de hormigón. São Paulo: Pini, 1998.
[2] ASOCIACIÓN BRASILEÑA DE NORMAS TÉCNICAS - NBR 6118:
[3] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - NBR 7680: Hormigón - Extracción, preparación, ensayo y análisis de probetas de estructuras de hormigón Parte 1: Resistencia a la compresión - 2015.
[4] OIEA. Guidebook on non-destructive testing of concrete strutures. Viena: OIEA, 2002.
[5] SAMCO. F08a Directrices para la evaluación de estructuras existentes. Berlín: SAMCO, 2006.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - NBR 7584: Evaluación de la dureza superficial por esclerómetro de reflexión - Método de ensayo, 2012.
