21 mayo, 2024 12:59 am

Salud estructural

Manuel E. Ruiz Sandoval Hernández. Investigador principal del proyecto Salud y Control Estructural en la UAM-A.

La infraestructura civil es uno de los pilares fundamentales del desarrollo económico de un país. Vías de comunicación como carreteras, líneas de ferrocarril, aeropuertos y puertos marítimos permiten el transporte de bienes y servicios. La construcción de la infraestructura puede llevar muchos años; una vez concluida, en algunos casos no se tiene un plan de mantenimiento preventivo tal que permita su operación con niveles de servicio y seguridad adecuados. Los principales factores que deterioran la integridad estructural son cargas superiores a las normales, cambios de temperatura, corrosión y fatiga, entre otros.

 

En otros tiempos, la principal preocupación en las construcciones carreteras era que el material utilizado cumpliera con las especificaciones técnicas; aquellos materiales que no fuesen homogéneos y con una determinada resistencia no eran colocados. Estas técnicas siguen siendo usadas hoy en día y están reglamentadas.

Posteriormente, la preocupación se enfocó en el comportamiento estructural con el paso del tiempo; debido a ello se inició una nueva área de investigación en escala mundial: el monitoreo de la salud estructural (MSE), que se desarrolló a mediados del siglo pasado y que busca determinar el estado de la estructura después de que entra en operación.

Algunos de los primeros estudios tienen que ver con los límites de servicio apropiados para que la estructura sea cómoda para sus ocupantes. Un ejemplo que no cumplió en sus inicios con estos parámetros es la torre Hancock en la ciudad estadounidense de Boston, Massachusetts. Los usuarios reportaban un movimiento del edificio en forma de “cobra” que en algunas personas podía provocar mareos.

 

Métodos de identificación de daño

Los niveles de identificación de daño, de acuerdo con Rytter (1993), son cuatro y se incrementan en grado de dificultad.

  • Nivel 1. Determinación de la presencia de daño
  • Nivel 2. Localización del daño
  • Nivel 3. Extensión del daño
  • Nivel 4. Vida útil restante de la estructura

Muchos de los métodos de identificación de daño tratan de responder a estos niveles. Algunos de ellos sólo pueden llegar a los primeros dos niveles, y muy pocos a todos.

Los primeros métodos utilizados fueron los visuales; éstos se basan en la opinión de expertos que identifican daños (grietas principalmente) sobre los elementos estructurales. El problema con estos métodos es que son subjetivos, además de que no todos los elementos estructurales pueden ser observables con facilidad; incluso algunos tienen recubrimiento por elementos no estructurales.

Otros métodos utilizan como indicativo de detección de daño el cambio de una de las características dinámicas descritas antes (periodo y formas modales). Las formas de comparación son diversas, y van desde el cálculo de la diferencia entre los valores inicial y final del periodo hasta la comparación de cambios de curvatura en las formas modales.

La identificación estructural puede realizarse de dos maneras: analítica y experimental. La forma analítica se lleva a cabo al idealizar la estructura a través de un modelo matemático. Existen diversos programas comerciales que permiten estos modelos y que, entre otras tareas, calculan los valores de frecuencias y las formas modales. Desafortunadamente, durante este proceso se puede incurrir en imprecisiones y obtener como consecuencia resultados incorrectos.

 

Puedes leer el artículo completo en la revista Ingeniería Civil 574, disponible en el sitio web del CICM o en el siguiente enlace: IC 574

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