Como un instrumento médico, surge una metodología que permite detectar si un edificio cumple con los parámetros estructurales definidos en su diseño, o si, por el contrario, presenta alteraciones que podrían afectar su estabilidad. Los acelerómetros de alta precisión registran movimientos imperceptibles causados por el viento, el tráfico o pequeños sismos, y con modelos matemáticos avanzados se determina si la estructura mantiene su estabilidad o si presenta fallas que podrían comprometer la seguridad de las personas.
Aunque los edificios son estructuras aparentemente rígidas,
vibran constantemente, aunque tales movimientos no siempre son perceptibles.
Por ejemplo, el viento genera ondas que hacen que las estructuras se balanceen
como las palmeras se mecen suavemente con la brisa.
Para monitorear dichas vibraciones, el Reglamento Colombiano
de Construcción Sismo Resistente (NSR-10) establece la obligatoriedad de
realizar monitoreos estructurales, pero no especifica el procedimiento mediante
el cual se deben transformar las mediciones en periodos de vibración, lo que
deja un vacío en la metodología a seguir.
“Pese a que la norma establece las reglas de juego bajo las
cuales los diseñadores estructurales tenemos que proyectar edificaciones
sismorresistentes, no estipula una guía para hacerlo”, advierte el ingeniero
Eduardo Gómez Guerrero, magíster en Ingeniería - Estructuras de la Universidad
Nacional de Colombia (UNAL).
De ahí surgió su interés para brindar una “receta”, como él
la llama, que les permita a estos profesionales conocer paso a paso el
procedimiento a seguir con los resultados que les arrojen instrumentos como los
acelerómetros.
En esto consiste
Para monitorear las estructuras existen metodologías como
los ensayos destructivos, que aunque permiten obtener información detallada
sobre el estado estructural de un edificio, requieren intervenciones invasivas
que pueden comprometer la integridad de la edificación y generar costos
elevados.
Por eso, la metodología en la que enfatiza su estudio se
basa en el monitoreo de vibraciones ambientales por medio de acelerómetros,
dispositivos que actúan como sensores para verificar si la construcción se
comporta tal como se predijo en su diseño, una alternativa no invasiva que
además proporciona datos útiles sin afectar la estructura.
El proceso consiste en instalar acelerómetros en distintos
puntos de la estructura para captar las vibraciones causadas por el entorno.
Estos dispositivos registran cientos de mediciones por segundo generando
grandes volúmenes de datos, que luego se analizan mediante un software especializado.
Si se detectan desviaciones, estos sensores pueden alertar sobre posibles
fallas estructurales.
Para ello se utiliza la transformada rápida de Fourier
(FFT), un modelo matemático empleado en procesamiento de señales, y los datos
obtenidos se convierten en valores de frecuencia y periodo de vibración. Luego,
estos resultados se comparan con los valores teóricos estimados en la etapa del
diseño.
“Si ambos coinciden, se confirma que la estructura está en
buen estado; una diferencia significativa indicaría problemas como fisuras,
grietas, fallas en los materiales o asentamientos inesperados”, explica el
ingeniero.
El investigador probó la eficacia de esta metodología
aplicándola al Edificio de Aulas de Ciencias Gloria Amparo Galeano Garcés, del
campus de la UNAL Sede Bogotá. “Elegimos este edificio debido a su diseño poco
convencional. Tiene 3 pisos y se construyó con cilindros de concreto en vez de
las típicas vigas y columnas. Además, no tiene muros divisorios ni otros
elementos no estructurales que puedan alterar las mediciones”, agrega.
Para ello se instalaron acelerómetros en 9 puntos de la
construcción, distribuidos a lo largo de los 3 pisos, y en cada ubicación se
recopilaron datos durante 15 minutos, generando 1 millón de registros por
sesión. Esto se debe a que el dispositivo toma 500 lecturas por segundo,
registrando las aceleraciones en metros por segundo cuadrado (m/s2),
lo que permite detectar variaciones rápidas en las vibraciones, similares a los
que experimentaría un automóvil ante cambios abruptos en la aceleración.
Los datos de las mediciones se pasaron al modelo matemático
y así se corroboró que la metodología es efectiva. Los valores obtenidos en las
mediciones experimentales coincidieron con los valores teóricos calculados en
el diseño estructural.
“Esto nos demuestra que el procedimiento experimental puede
validar la estabilidad de un edificio y detectar posibles desviaciones. Además,
nos permite determinar cuando este no tiene los mismos comportamientos
estructurales que se asumieron al diseñarlo, como por ejemplo si quedó mal
construido o si los materiales utilizados no fueron los adecuados”.
El ingeniero considera que esta metodología abre la
posibilidad de desarrollar un sistema de monitoreo permanente, similar a un
chequeo médico, para detectar a tiempo signos de deterioro en las edificaciones
antes de que se conviertan en un riesgo para la seguridad de las personas.
Además, indica que se podría integrar en los planes de mantenimiento preventivo
de edificaciones, específicamente en territorios de alta actividad sísmica como
Nariño, Cauca, Huila, Valle del Cauca y Chocó.
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