¿Qué significan las pruebas estructurales en interiores?

La fiabilidad de las grandes estructuras de ingeniería civil tiene un impacto importante en la sociedad, la economía y la seguridad de la vida de las personas y de los bienes. Evaluar correctamente el comportamiento real de la estructura es un requisito previo para determinar la fiabilidad, y estas. requieren el uso de tecnología de inspección de estructuras de edificios.

Los métodos de detección de estructuras generalmente se pueden dividir en dos categorías: métodos de detección estáticos y métodos de detección dinámica. Este artículo intenta analizar y prospectar su situación actual y sus tendencias de desarrollo.

Método de detección estática El método de detección estática es un método de detección tradicional. Los datos de este método son más precisos, pero está limitado para estructuras grandes debido a su gran volumen y muchos componentes, y algunas partes no pueden ser. detectado.

Método de rebote El método de rebote utiliza un instrumento de rebote para golpear la superficie del concreto. El cambio en la energía de rebote del peso del instrumento refleja las propiedades elásticas y plásticas del concreto. Se mide la dureza de la superficie del concreto. para calcular la resistencia a la compresión. Las ventajas del método de rebote son una instrumentación simple, una alta eficiencia de detección y un bajo costo. Sin embargo, también tiene ciertas desventajas: el valor de rebote se ve afectado por la profundidad de carbonización y el ángulo de prueba, y se requieren diferentes correcciones para el valor de rebote. Consume mucha mano de obra y tiempo.

Método de radar El método de radar utiliza la forma de pulsos cortos de banda ancha para enviar ondas electromagnéticas de alta frecuencia desde el suelo al suelo a través de la antena transmisora, y luego regresa al suelo después de ser reflejadas por la concreto con diferencias eléctricas, y es recibido por la antena receptora. Cuando las antenas transmisora ​​y receptora se mueven sincrónicamente a lo largo de la línea topográfica a una distancia fija, se puede obtener una imagen de radar que refleja la distribución de los defectos de calidad del concreto subterráneo en la línea topográfica. Cuando la uniformidad del concreto es pobre, como panales, fenómenos aéreos, etc., la diferencia eléctrica entre esta área y el concreto circundante aumenta, y las ondas reflejadas aumentan cuando está completo y denso, las propiedades son relativamente uniformes; y las ondas reflejadas son muy débiles. De esta forma se puede detectar la calidad del hormigón.

Método de eco de impacto El método de eco de impacto es una tecnología basada en ondas de tensión transitorias aplicadas a ensayos no destructivos. Cuando la onda de tensión se propaga en el hormigón y encuentra defectos y superficies del fondo, producirá reflejos alternativos y. causa Respuesta a pequeños desplazamientos en ambos lados del concreto. Recibir esta respuesta y realizar un análisis espectral produce un espectrograma. Los picos prominentes en el gráfico del espectro son causados ​​por la reflexión de vaivén de las ondas de tensión entre la superficie del concreto, la superficie inferior y los defectos. La presencia y profundidad de los defectos se puede determinar en función del pico de frecuencia. El método de impacto-eco es un nuevo método de prueba no destructivo que se puede utilizar para medir el espesor del hormigón estructural. Especialmente adecuado para estructuras de una sola cara. Sin embargo, debido a la complejidad y diversidad de las estructuras de hormigón, la detección del espesor es complicada.

Método de reflexión vertical El método de reflexión vertical utiliza ondas sonoras de alta frecuencia y alta potencia para transmitir señales de pulso al concreto y luego usa un detector de aceleración (o velocidad) para recibir la señal. y la recepción es casi nula como método de detección. Utilizando las características de la forma de onda de la reflexión vertical y procesadas mediante una variedad de tecnologías de señal, se puede determinar la presencia o ausencia de defectos y su profundidad.

Método de ondas superficiales de Rayleigh El método de ondas superficiales de Rayleigh utiliza las ondas secundarias generadas por la interferencia mutua y la superposición de ondas longitudinales y ondas de corte para formar una forma curva que se propaga a lo largo de la superficie del medio para determinar anomalías en el medio. La curva de onda superficial de Rayleigh que se propaga en un medio continuo uniforme debe ser suave y continua. Si existen discontinuidades discontinuas o anomalías no uniformes en el medio, la curva se interrumpirá y aparecerá una forma de "zigzag".

La tecnología de detección de infrarrojos por imágenes térmicas es un método de prueba no destructivo recientemente desarrollado que es eficaz para identificar la calidad de la unión de las paredes exteriores de los edificios. Utiliza radiación infrarroja para detectar y medir la superficie de objetos o materiales. La pared exterior tiene defectos de unión, como descamación y huecos, que aparecen como "puntos calientes" en la imagen térmica infrarroja. Los resultados de la detección son intuitivos y confiables. Se analiza el mapa característico de la imagen térmica infrarroja de la pared exterior y se realizan cálculos teóricos. Se puede determinar la calidad de la unión de la pared exterior. Tiene las ventajas de una medición sin contacto, de larga distancia, en tiempo real, rápida y de campo completo, pero el costo del instrumento es alto.

Fotometría Con la combinación de la tecnología de procesamiento de imágenes digitales, la fotometría se utiliza cada vez más en pruebas estructurales. Las características principales son la alta precisión de las pruebas y la medición de campo completo, pero los requisitos para las condiciones de prueba in situ son relativamente altos. Incluyendo el método de interferencia holográfica, el método de moteado, el método de muaré, etc. El método de interferencia holográfica consiste en formar un patrón de franjas de interferencia comparando las mediciones de interferencia de dos o más ondas (al menos una de estas ondas es una onda de reproducción holográfica) y medir cantidades físicas mediante la interpretación del patrón de franjas de interferencia. El método moteado utiliza luz con buena coherencia para iluminar la superficie rugosa de un objeto y formar puntos claros y oscuros (moteados) distribuidos aleatoriamente en el espacio frente a la superficie, que se mueven con la deformación de la superficie del objeto y registran dos dislocaciones. antes y después de que el objeto se deforme. El patrón de moteado, al comparar los cambios del patrón de moteado antes y después de la deformación, puede detectar el desplazamiento o la tensión de cada punto en la superficie del objeto con alta precisión. La tecnología de detección de muaré utiliza los cambios relativos de la rejilla de la muestra y la rejilla de referencia para formar un patrón de muaré óptico para detectar el desplazamiento de la superficie o la tensión del objeto. Se ha utilizado ampliamente en el análisis de deformación de estructuras de ingeniería. Con su combinación con la tecnología de procesamiento de imágenes digitales, la velocidad de detección y la precisión del análisis han mejorado enormemente.

El método de detección láser también es un nuevo método de detección y el sistema de detección láser tiene muchas ventajas. Primero, puede detectar múltiples puntos de detección en una sola ubicación. En segundo lugar, el sistema láser no tiene requisitos de objetivos específicos y el método tradicional de ingresar a enlaces inaccesibles para completar la tarea se ha convertido en una cosa del pasado. Finalmente, el sistema de detección láser es fácil de instalar y puede obtener resultados de detección rápidamente. La precisión de detección del instrumento láser es muy alta, fácil de operar y, mediante la combinación con la computadora, los resultados se pueden obtener de manera más fácil y precisa.

La tecnología de detección de fibra óptica es una nueva tecnología desarrollada a finales de los años 90 que utiliza factores externos para provocar cambios en parámetros característicos como la intensidad de la luz, la fase, el estado de polarización, la longitud de onda o la frecuencia cuando la luz se propaga en la óptica. Fibra, detectando y transmitiendo señales a factores externos. Esta nueva tecnología se ha utilizado en la aviación, el sector aeroespacial y otros campos. Utiliza sensores de fibra óptica integrados en materiales compuestos para detectar la tensión dentro de la estructura y detectar el daño de la estructura. Ha demostrado plenamente que se trata de una nueva tecnología eficaz. ensayos no destructivos. En comparación con la tecnología tradicional de detección de galgas extensométricas que se utiliza actualmente en la detección, esta nueva tecnología tiene ventajas obvias y muestra un gran potencial de desarrollo.

Método de detección magnética La tecnología de detección de campos magnéticos de fugas es una tecnología de detección magnética que se ha desarrollado rápidamente en los últimos años. Utiliza componentes magnéticos sensibles e instrumentos electrónicos para detectar y analizar el campo magnético de fugas formado por defectos de componentes, como. Como análisis de profundidad y ancho de grietas, el nivel de magnetización del objeto de detección debe alcanzar al menos el estado de saturación, el dispositivo de detección puede escanear un área grande del objeto de detección y la eficiencia de detección es alta.

Método de detección de memoria magnética de metales En comparación con los métodos de prueba no destructivos tradicionales, las principales ventajas de los métodos de detección magnética de metales son: los métodos de detección tradicionales solo se pueden utilizar para detectar defectos existentes, mientras que los métodos magnéticos de metales sí. predecir las áreas peligrosas donde pueden ocurrir defectos, es decir, las áreas donde se concentran la máxima tensión y deformación, de modo que se puedan tomar medidas oportunas para evitar daños y accidentes. Dado que se puede utilizar el fenómeno de automagnetización del objeto de detección, allí. no hay necesidad de dispositivos de magnetización artificial, puede conservar el metal original. La detección se lleva a cabo en las mismas condiciones, por lo que no es necesario limpiar especialmente el objeto de detección y no es necesario utilizar tecnología de acoplamiento (como cuando se utiliza ultrasonido); detección). Por lo tanto, este método es más adecuado para sitios de producción, condiciones de campo y operaciones de censo; la sensibilidad de detección es mayor que otros métodos de detección magnética; el instrumento es de tamaño pequeño, liviano, tiene una fuente de alimentación y un dispositivo de registro independientes y es fácil; de transportar, fácil de usar y tiene una alta eficiencia de detección.

La ingeniería de estructuras de hormigón con método de pulso ultrasónico a menudo produce grietas debido a diversas razones. La presencia de grietas compromete la seguridad y durabilidad de la estructura. Por lo general, la ubicación de las grietas se puede encontrar mediante inspección visual y la profundidad de las grietas se puede detectar mediante el método ultrasónico. Según los principios de la acústica, cuando las ondas sonoras encuentran la interfaz de diferentes medios durante la propagación, se produce reflexión y transmisión. Debido a la reflexión de las ondas sonoras por las grietas, cuando hay defectos y daños en el hormigón estructural, los pulsos ultrasónicos se difractarán al pasar a través de los defectos y la velocidad de propagación del sonido será menor que la del hormigón libre de defectos del mismo material. , y el tiempo del sonido será más largo; se produce reflexión en la interfaz defectuosa, por lo que la energía se atenúa significativamente, la amplitud y la frecuencia se reducen significativamente y la señal que recibe la forma de onda es plana o incluso distorsionada. La existencia de grietas se puede comprobar comparando la amplitud de la señal recibida con la de partes normales de la estructura. La aplicación del método ultrasónico es particularmente importante en la detección de grietas en partes submarinas de estructuras.

Método de detección dinámica El método de detección dinámica es la aplicación de la teoría de inversión de vibración en ingeniería bajo modos de excitación como pulsación y vibración de arranque, midiendo la frecuencia y la forma de vibración de la estructura y otros parámetros, la rigidez de la capa intermedia. se obtiene según la teoría de identificación de sistemas. El problema básico de la detección dinámica estructural es identificar el estado actual de la estructura en función de su respuesta dinámica, que se divide en identificación de parámetros modales estructurales (frecuencia natural y forma del modo) y rigidez de identificación de parámetros físicos estructurales.

Los métodos de detección dinámica se pueden dividir en excitación sinusoidal en estado estacionario, métodos de detección de excitación ambiental y métodos de detección de excitación local.

Excitación sinusoidal en estado estacionario La excitación sinusoidal en estado estacionario es un método de excitación que utiliza un determinado dispositivo para ejercer una vibración armónica simple estable sobre la estructura. Las ventajas de la excitación sinusoidal en estado estacionario son la energía de excitación concentrada, la alta relación señal-ruido y la alta precisión de las pruebas. Sin embargo, la prueba requiere equipo de excitación especial, que es costoso y puede afectar el uso normal del edificio durante la prueba.

Método de detección de excitación ambiental Las pequeñas vibraciones del entorno del suelo alrededor del edificio (llamadas pulsaciones del suelo) y el flujo del aire (es decir, el viento) pueden causar vibraciones en las estructuras de ingeniería, y el suelo que causa vibraciones de estructuras se pueden detectar pulsaciones y viento como excitaciones ambientales. Según el método de excitación, se puede dividir en pulsación natural, pulsación artificial, vibración del suelo y viento pulsante. Las ventajas de la excitación aleatoria ambiental son: la prueba es simple, no se requiere equipo de excitación, no está restringida por la forma y el tamaño de la estructura y el costo de la prueba es bajo. Pero la relación señal-ruido de grabación es baja. El tiempo de prueba es largo.

Para la prueba de vibración de edificios de gran altura, la pulsación natural del suelo y el viento pulsante son más adecuados. Debido a la alta probabilidad de que se produzcan terremotos, no es adecuado utilizar la vibración del suelo como fuente de excitación.

La detección de excitación local de daños locales en estructuras de ingeniería a menudo tiene poco impacto en el rendimiento general de la estructura. Junto con el impacto de la medición de la respuesta dinámica estructural, es muy difícil detectar dinámicamente el daño estructural que se dirige a la estructura. toda la estructura. A veces ni siquiera se obtienen resultados precisos. La vibración local de la estructura refleja las características locales de la estructura con mayor precisión que la vibración general de la estructura. Por lo tanto, utilizar la respuesta de vibración local de la estructura ayuda a identificar con precisión las características locales de la estructura. Utilizando la detección a nivel general, primero determinamos aproximadamente la ubicación del daño estructural y luego lo excitamos para medir la respuesta de vibración local de la estructura.

El método de detección de excitación ambiental puede comprender mejor el rendimiento general de la estructura y es fácil de implementar. El método de detección de excitación local puede captar con precisión los parámetros físicos de los componentes locales de la estructura. Los métodos de detección dinámica estructural no están limitados por el tamaño y el ocultamiento de la estructura, siempre que se instalen sensores de respuesta dinámica en ubicaciones estructurales accesibles. Con la mejora de la tecnología de los instrumentos de detección, la precisión de los resultados es cada vez mayor. En la actualidad, la tecnología eficiente de medición de la respuesta dinámica estructural, modular y digital, ha proporcionado un soporte técnico sólido y eficaz para los métodos de detección dinámica estructural.

Aunque el método de detección dinámica estructural tiene menos condiciones de aplicación y es más eficiente, a veces no se puede garantizar la confiabilidad de los resultados de la detección dinámica estructural debido a limitaciones en la calidad y cantidad de las señales de medición dinámica estructural.