EVALUACIÓN DE COLUMNAS DE CONCRETO CON LA TÉCNICA DE ULTRASONIDO

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA[pic 1][pic 2]

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

ENSAYO ARTICULOS CIENTIFICOS

Matias Sebastián Shambi Ortiz, estudiante de la Universidad Técnica de Ambato[pic 3]

RESUMEN

En nuestro campo de la ingeniería civil tenemos varias alternativas de evitar esfuerzos axiales muy fuertes que provoque que nuestra estructura o proyecto llegue a un estado crítico de falla.

Por eso existen varias técnicas que se pueden emplear para evitar un colapso de estructura, presente siempre efectos como son los eventos sisimicos que destruyen la mayoría de las construcciones y además de las fuerzas dinámicas que se pueden presentar.

Todas estas son factores que se pueden mitigar con conocimientos electrónicos, además de técnicas de mitigación de energía sísmica y re obtención de análisis para la comprobación de la resistencia de nuestros elementos estructurales.

In our field of civil engineering, we have several alternatives to avoid very strong axial forces that cause our structure or project to reach a critical state of failure.

That is why there are several techniques that can be used to avoid a structure collapse, always present effects such as seismic events that destroy most buildings and in addition to the dynamic forces that can occur.

All these are factors that can be reduced with electronic knowledge, in addition to seismic energy mitigation techniques and re-obtaining analyzes to verify the resistance of our structural elements.

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Palabras claves: Ultrasonido, transductor, columna, viga, RNA, red neural artificial, algoritmos, uniones hibridas, post-tensores, auto-centrantes, acero, dúctil.

DESARROLLO

EVALUACIÓN DE COLUMNAS DE CONCRETO CON LA TÉCNICA DE ULTRASONIDO

Este tipo de técnica fue utilizada primero por las fuerzas militares para la obtención de información de su objetivo, también para la obtención de información del concreto y así aproximar su resistencia según las características del concreto el cual se esté analizando.

Esta técnica que emplea ultrasonidos consiste en que un pulso de sonido atraviese el solido de concreto que se este analizando, así el tiempo en el que este pulso atraviese el concreto será el resultado del análisis y en estos casos el resultado ser ala velocidad con la que el pulso llegue al otro lado del solido siendo una relación entre la distancia sobre el tiempo que este ocupe.

Esta prueba que se realiza se lo hace con un tono elevado de sonido que llegue a los 20 kHz, esto hace que exista una emoción y a su vez una recepción del sonido que ayuda a localizar cuanto tiempo tarda este sonido en llegar a su destino.

La ventaja de esta prueba del ultrasonido es que no es para nada destructiva ni provoca el deterioro de los materiales haciendo que estos ni pierdan sus propiedades mecánicas ni el desempeño de los materiales, lo cual el estudio del ultrasonido puede realizarse con columnas de edificios ya construidos, así puede detectar gritas en el solido el cual se esté analizando. [1]

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Ilustración 1 Prueba de ultrasonido en una columna de hormigón [2]

Para realizar este estudio es necesario de un equipo el cual medirá la velocidad, para esto será de utilidad un generador de pulsos de sonido el cual este generará una excitación a través de un cristal piezoeléctrico que estará sostenido en un contenedor de acero inoxidable o también nombrado transductor. Existen algunos tipos de ondas que pueden ser utilizadas para el estudio como son las ondas longitudinales (trabajaran a compresión) y ondas transversales (trabajaran a cortante), también se tendrá un segundo transductor que se colocara en la otra cara del elemento lo cual será el receptor de la señal del primer transductor que envía las ondas de sonido y así estas las convierte en señal eléctrica. El tiempo en el que tardará en llegar la señal al transductor de recepción será medido por un circuito eléctrico para así obtener el resultado que seria la velocidad del pulso de sonido. [1]

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Ilustración 2 Transductor equipo para prueba de ultrasonido [3]

Se ah establecido un criterio para el uso de este estudio el cual determina que las velocidades superiores a 3.660 m/s se establecerá un concreto que tiene buenas características y además un buen funcionamiento estructural, pero si este no llega o tiene u valor debajo de 3.660 m/s será un material que tiene un mal funcionamiento y de características bajas.

Existen algunos factores que pueden hacer que exista variabilidad en la velocidad medida de los transductores, estos factores podrían ser los materiales o agregados que se utilizaron para elaborar la muestra de concreto, también como los aceros de refuerzo que se utilizan, ya que en el acero la velocidad de las ondas de sonido, son más rápidas que en las del concreto lo cual ocasiona que la velocidad sea diferente en la medición del solido de concreto que se estudiara, la longitud del trayecto del pulso también será un factor de variabilidad ya que en menores distancias se generan velocidades mayores.

Realizando un estudio en tres edificios diferentes, determinando que las características de las columnas sean las mismas, como su sección de 0.45 * 0.30 m y con aceros de refuerzos de las mismas dimensiones y colocados con iguales espaciados, también los mismos pórticos rígidos conectados por dos columnas y una viga, teniendo un alma de 8.00 m y con voladizos a cada lado de 2.30 m, estos pórticos están separados cada 3.24 m.

Así se estudiaron 3 edificios los cuales se nombraran como edificio C, J y K, para esto se realizara el estudio colocando el transductor en la sección de la columna de longitud 0.30 m quedando perpendicular a los aceros de refuerzo  y realizando múltiples mediciones, se realizaron mediciones en los tres edificios y se llego a una media de velocidades, lo cual será que para el edificio C se tendrá una velocidad media de 3.653 m/s, para el edificio J se tendrá una velocidad de 3.797 m/s y para el edifico K se tendrá una velocidad de 3.491 m/s.

Para esto se puede realizar un análisis de la resistencia del concreto que ser que para el edificio C se obtuvo una resistencia a la compresión del concreto de 224 kg/cm2, para el edifico J existió una resistencia a la compresión del concreto de 258 kg/cm2 y para el edifico K su resistencia a la compresión del concreto fue de 191 kg/cm2, lo cual nos lleva a comprar los tres resultados y con la resistencia a la compresión de diseño que es fe 250 kg/cm2 se diría que el edificio que cumplió con la especificación de resistencia fue el edificio J.

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