Inspección de estructuras de madera
INTRODUCCIÓN
La capacidad de una estructura para realizar funciones específicas está sujeta a revisión periódica. Esta evaluación usualmente forma la base para determinar si la estructura requiere modificación, refuerzo, reconstrucción o renovación. En este texto haremos un resumen de las técnicas usadas en la evaluación e inspección de estructuras de madera.
La inspección de estructuras de madera se requiere generalmente debido al cambio en el uso de la estructura, debido a daños como resultado de degradaciones causadas por hongos o insectos xilófagos, debilitamiento de los elementos estructurales causados por el deterioro abiótico, cambio en los códigos de construcción aplicables, o problemas causados por el deterioro de las estructuras en contacto, la desviación excesiva, o incluso daños causados por temblores.
Si bien se han realizado extensas investigaciones sobre el diseño y construcción de nuevas estructuras de madera, en mucha menor medida se han dirigido hacia la evaluación de estructuras existentes.
Podemos dividir, dentro del trabajo de rehabilitación de estructuras de madera, tres fases básicas: Diagnóstico, saneamiento y conservación. Nos centraremos en la inspección.
INSPECCIÓN DE ESTRUCTURAS DE MADERA
Normalmente, las estructuras se inspeccionan para identificar la extensión de daños o problemas estructurales y para proporcionar información sobre la calidad y estado de los materiales estructurales. La información derivada de un protocolo de inspección bien organizado, puede prevenir daños futuros, ahorrando tiempo y dinero. La frecuencia de inspección depende enteramente del estado particular de cada estructura, aunque suelen ser requeridas por daños ya existentes, deterioro biológico potencial, o naturaleza de la estructura.
La experiencia, el conocimiento de las características estructurales de las diferentes especies de madera, diverso instrumental técnico específico y una metodología precisa ofrecen al inspector, información exhaustiva sobre el estado de la madera, como afectan las condiciones de uso a su durabilidad, y cómo se produjo o producirá el deterioro.
Estos procedimientos de inspección se describen en base a este conocimiento y proporcionan un sistema de calificación, que describe los requisitos para el mantenimiento o reparaciones en la estructura de madera.
Tradicionalmente, se han utilizado varias técnicas para la inspección de estructuras de madera, obviamente, una evaluación visual es esencial, pero métodos tales como sondeo y taladrado puede proporcionar información útil, aunque algo limitada. En términos generales, la inspección debe determinar la especie, grado, y estado de la madera utilizada en la estructura así como, de manera más específica, un amplio conocimiento de las patologías de la madera nos permitirá determinar la extensión de diversos tipos de deterioro biótico. La identificación de la descomposición puede ser especialmente importante porque pequeñas cantidades de descomposición pueden causar una reducción significativa en las características estructurales de la madera.
Las técnicas no destructivas más sofisticadas, como las técnicas que utilizan tecnología de onda de estrés, emisiones acústicas de ultrasonidos, sondeo con taladro y de más, permiten acotar el estado y condición de las estructuras de madera.
La medida de parámetros en el laboratorio, tales como módulo dinámico de elasticidad, energía almacenamiento y pérdida, velocidad de la onda de tensión y atenuación de la onda de tensión puede proporcionar información definitiva sobre las propiedades de la madera utilizada.
El proceso de inspección probablemente nunca se simplificará hasta el punto donde se puede utilizar un solo dispositivo o técnica. Durante una inspección, siempre será necesario sintetizar los resultados de la inspección visual, las técnicas no destructivas, métodos de prueba, y posiblemente pruebas de carga.
La inspección es un paso muy importante a la hora de evaluar una estructura de madera existente porque la calidad de cualquier análisis estructural posterior depende de la precisión de la información obtenida.
Esta fase en la evaluación de la condición estructural, determina la capacidad de las partes individuales y las conexiones, lo que conduce a una definición general de la capacidad estructural. De manera ideal, se debe asumir que las propiedades in situ de cada componente se conocen con precisión en el proceso de inspección y que la estructura general, así como los componentes individuales y las conexiones se pueden analizar con precisión.
Dentro las áreas que comprenden la inspección, el análisis estructural es una parte muy importante del proceso de evaluación y se utiliza para determinar los tipos y magnitudes de fuerzas que se aplican a componentes individuales, miembros y conexiones, y las tensiones y deformaciones producidas en diversos elementos por fuerzas aplicadas.
DIAGNOSIS NO DESTRUCTIVA
Las técnicas de inspección no destructiva, como las ondas de estrés sónicas y las emisiones de ultrasonidos, ofrecen un gran potencial como medio para determinar propiedades materiales in situ y los niveles de descomposición en los componentes de las estructuras de madera. Sin embargo, la discontinuidad en los miembros estructurales, como divisiones y sujetadores mecánicos, puede afectar la capacidad de inspección en el lugar. Además, la medida en que los dispositivos no destructivos son sensibles a la detección y cuantificación de niveles incipientes de descomposición requiere usualmente de otros métodos de inspección.
Esta técnica monitorea el valor de la frecuencia de la pieza y operan bajo el principio de que las maderas más compactas y rígidas vibran a frecuencias más altas que las piezas degradadas por la descomposición de la madera. El valor de la frecuencia se puede relacionar con el estado de la madera y, por lo tanto, con el tiempo de uso restante esperado.
Este área así pues, examina las características vibratorias (almacenamiento y disipación de energía) de la estructura de madera con respecto a su resistencia al tiempo donde se tienen en cuenta la presencia de nudos, divisiones, desviaciones de grano, descomposición y otros defectos.
El análisis de las estructuras de madera se torna complejo no solo por la, en ocasiones, intricada interacción entre los componentes de la misma, sino también por la interacción entre las uniones de la estructura individual, el revestimiento y los sujetadores de conexión utilizados para construir los componentes de la estructura.
Pero no tan solo nos tendremos que centrar en estos factores que afectan a la estructura. Hay que valorar otros factores que incluyen: Los efectos de la duración de la carga en las diferentes secciones que componen la estructura de madera, los ciclos térmicos experimentados por la madera y la humedad de la madera, la resistencia y la rigidez de la madera, el envejecimiento y el tratamiento en el pasado de incidentes, como posibles incendios y la conservación de la madera.
Estas indagaciones en ocasiones, pueden tener un valor más teórico que real porque el historial de carga soportado por la madera, en una estructura no controlada, sería difícil, si no imposible, obtener. Además, normalmente, el nivel de daño acumulado en un miembro es muy pequeño durante la mayor parte de la vida útil de la madera y solo se eleva a niveles mensurables justo antes del fallo.
Los efectos de la humedad cíclica son en muchas ocasiones la aparición de hongos xilófagos y pudriciones. Los estudios de laboratorio han demostrado que para las maderas blandas afectadas por pudrición marrón o parda, una pérdida de peso del 5 al 10 por ciento corresponde a una pérdida de propiedad de la resistencia del 20 al 80 por ciento.
Las características dinámicas de las estructuras de madera también se ven afectadas por los hongos y pudrición. La capacidad de las vigas de madera, para disipar la energía de un impacto se reduce en gran medida por la presencia de hongos. Un seguimiento adecuado con frecuentes inspecciones es vital para detectar niveles incipientes de descomposición antes de que se pierdan características significativas de resistencia, rigidez y absorción de energía.
CONCLUSIÓN
La determinación de la condición de la estructura de madera es un aspecto muy importante de la inspección de estructuras de madera. Aunque existen varias técnicas para estimar las condiciones actuales, en ocasiones se precisa de técnicas adicionales para determinar de manera más precisa y consistente la resistencia de la madera según la humedad cíclica, la duración de la carga, el deterioro por causas bióticas y la edad de los miembros estructurales. Combinando este conocimiento con técnicas refinadas de análisis estructural nos permitirá determinar con mayor precisión y confianza la condición real y el rendimiento de las estructuras de madera.
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