RESUMEN:
El módulo de elasticidad es uno de los valores más importantes en el diseño de estructuras de concreto reforzado, puesto que influye de manera determinante en las deflexiones, las distorsiones de entrepiso y en la rigidez de una estructura. Asimismo, el uso masivo de concreto como principal material de construcción hace indispensable conocer todas sus propiedades mecánicas para lograr diseñar con acierto los proyectos de construcción.
En general, un punto importante del análisis y el diseño de estructuras está asociado con las deformaciones que causan las cargas aplicadas a la estructura. Por esto resulta importante evitar las grandes deformaciones que puedan impedir que la estructura cumpla el propósito para el cual se concibió. Sin embargo, el análisis de deformaciones también puede emplearse para calcular los esfuerzos asociados a cualquier tipo de acciones, lo que resulta especialmente importante en estructuras hiperestáticas. Así la estimación de los niveles de deformación en determinada estructura ante cualquier acción, estática o dinámica, está estrechamente relacionada con la rigidez del sistema y, por tanto, con el módulo de elasticidad.
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Ensayo de pulso ultrasónico
Los ensayos no destructivos constituyen hoy en día una herramienta muy útil para determinar la calidad del concreto endurecido. Entre una gama variada de estos ensayos, el ultrasonido o método de medición de pulso ultrasónico se utiliza con éxito desde hace más de 50 años en muchos países. Es un método que día a día ha ido incrementando sus aplicaciones en el campo de la tecnología del concreto, como una alternativa de ensayo no destructivo. El método del ultrasonido tiene hoy entre sus especificaciones a la ASTM C597 –Standard Test Method for Pulse Velocity Through Concrete, que consigna la metodología y exigencias para aplicar el método del pulso ultrasónico. La reglamentación británica también ha publicado algunas recomendaciones para medir de la velocidad de pulsos de ultrasonido en el concreto.
Algunas ventajas
Entre las ventajas del ensayo de pulso ultrasónico tenemos:
- Cualquiera que sea el medio de propagación de las ondas, se necesita una única medida para obtener un valor representativo. Es decir, la dispersión de este ensayo resulta muy baja. * Es un ensayo con elevada confiabilidad y fácil de realizar, sin dejar de lado que se refiere a uno de los ensayos no destructivos al concreto, con lo que, además, se garantizan repetitividad y versatilidad.
- Diversos autores consideran que, aunque este ensayo no permite evaluar directamente la resistencia del concreto, correlacionando las medidas ultrasónicas con la resistencia a partir de una combinación del método con calibración en laboratorio, podría ofrecerse una estimación de la resistencia característica del concreto ensayado con una precisión de ± 20%.
- El método se basa en un fenómeno físico muy bien conocido: la propagación de ondas en un medio material, el cual puede tornarse complejo cuando el medio de propagación es heterogéneo. Este hecho implica diferentes fases que componen al material, con diferentes propiedades elásticas relativas a la propagación de ondas, heterogeneidad que representa una limitación en el conocimiento de la forma del frente de onda, así como también en el camino seguido por ella.
- Las ondas de sonido se propagan en los medios sólidos a partir de excitaciones vibratorias en forma de ondas, y la velocidad de estas depende de las propiedades elásticas del medio en que se propagan, de manera que, conociendo la velocidad del sonido y la masa del sólido, es posible estimar las propiedades elásticas del medio, las cuales se pueden relacionar con los parámetros de calidad del material.
¿En qué consiste el ensayo de pulso ultrasónico?
El ensayo de pulso consiste en medir el tiempo que demora un pulso ultrasónico (frecuencia entre 20 y 150 kHz) al recorrer la distancia entre un transductor emisor Tx y un transducto receptor Rx, ambos acoplados al concreto en estudio.
Mediante el transductor electroacústico emisor se genera un impulso de vibración longitudinal. Después de recorrer una determinada distancia L, el segundo transductor (Rx) recibe la señal y, por medio de un circuito electrónico se mide el tiempo de tránsito o de propagación del impulso a través del material. De ahí que algunos especialistas lo establecen como una herramienta ideal, muy simple y versátil, para determinar la uniformidad en el concreto, tanto a nivel de campo como a nivel de laboratorio.
En este caso, lo idóneo resulta ser la toma estratégica de muestras de concreto endurecido, evitando en cualquier caso la existencia de acero de refuerzo en la muestra. Una vez desarrolladas las extracciones, se llevan a cabo mediciones directas en los especímenes y se obtiene así el tiempo de pulso ultrasónico. Conocida la velocidad de pulso ultrasónico, y adicionalmente determinada la densidad del material por un simple pesado de los especímenes en estudio, y por supuesto conociendo el volumen de la muestra, por medio de una ecuación, se puede evaluar el módulo de elasticidad dinámico.
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“Es un ensayo con elevada confiabilidad y fácil de realizar, sin dejar de lado que se refiere a uno de los ensayos no destructivos al concreto, con lo que, además, se garantizan repetitividad y versatilidad”.
CONCLUSIÓN
El método de referencia constituye una importante herramienta para estimar de manera aproximada y representativa el módulo de elasticidad dinámico del concreto, magnitud que a la vez se podría usar para estimar el módulo de elasticidad estático, muy útil, como ya se comentó, para el proceso de análisis y de diseño de estructuras.
