Con resultados publicados en una revista internacional, un equipo de investigación de la UNNE, con la colaboración de investigadores de la Universidad Nacional de Rosario y el CONICET, adaptó una técnica que posibilita la detección temprana y cuantitativa del inicio de fisuras en hormigón armado. El método podría aplicarse al control de estructuras existentes, una vez validado en elementos de mayor escala, y se empezará a probarlo en el estudio de fisuras en maderas.
En distintos materiales constructivos rígidos o semirrígidos se pueden producir fisuras debido a tensiones internas o externas.
En el caso del hormigón armado, la fisura se observa cuando está producido el daño, el cual se va propagando dentro de la estructura hasta hacerse visible para el ojo humano.
Para la identificación de las fallas, las técnicas convencionales, como galgas, extensómetros o comparadores son de gran utilidad, pero llegan tarde, una vez consolidada la fisura, y otras técnicas más avanzadas, como la Correlación Digital de Imágenes (CDI), miden desplazamientos y deformaciones superficiales, pero también cuando las fisuras ya están formadas.
Ante ello, desde el “Grupo de Investigaciones en Materiales del Nordeste”, del Instituto de Estabilidad de la Facultad de Ingeniería de la UNNE, se propusieron investigar si habría alguna posibilidad de identificar las fisuras antes de que sean visibles en el hormigón armado.
Con ese fin, empezaron a investigar métodos utilizados en otros materiales, y así se inició un trabajo colaborativo con investigadores del Instituto de Física Rosario (“IFIR”, Universidad Nacional de Rosario-CONICET) que venían trabajando en la detección del inicio de la estricción en chapas metálicas, mediante una técnica basada en la velocidad de deformación, es decir, en la derivada temporal de la deformación.
Considerando que en metal dúctil la deformación se localiza de a poco, y la velocidad crece sostenida, la pregunta a responder era si el método podría servir igual en hormigón armado, un material en el que la fisura nace de golpe y son varias.
En ese sentido, de manera reciente en la prestigiosa revista internacional «Journal of Materials Engineering and Performance», se presentaron los resultados del estudio en el que se describe un método de correlación digital de imágenes de velocidad de deformación para la detección temprana y cuantitativa de la iniciación de fisuras en vigas de hormigón armado.
“El método identificó precursores de fisuras antes de la propagación macroscópica, precediendo a la observación visual y a cualquier desviación detectable en las curvas carga-deflexión”, se resalta.
El equipo a cargo del estudio está integrado por la Mag. Claudia Morel y el Dr. Juan Manuel Vallejos, del Grupo de Investigaciones en Materiales del Nordeste, de la Facultad de Ingeniería de la UNNE; el Dr. Jorge Alberto Malarria, del IFIR y el Dr. Martín E. Leonard, del IFIR y la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura (UNR).
Detalles del trabajo
En el marco del estudio, el método se aplicó en un conjunto de vigas con distintas configuraciones de armadura longitudinal y grosor de las barras de acero.
Se ensayaron cuatro vigas a flexión en tres y cuatro puntos, mientras se adquirían mediciones de deformación mediante un sistema óptico, y se calcularon perfiles de velocidad de deformación cerca de las ubicaciones esperadas de las fisuras.
Los resultados arrojaron que en las 4 vigas el primer pico de la derivada de deformación apareció antes de toda fisura visible y antes de todo cambio en la curva carga-deflexión.
La norma de diseño ACI 318-19 estima la carga de fisuración con un criterio deliberadamente conservador. El método midió la fisuración real de cada viga: entre un 4 y un 29 % por encima de esa estimación, y siempre con amplio margen antes de la rotura (entre un 27 y un 41 % por debajo de la carga última).
Un número, un mapa, un latido
En diálogo con UNNE Medios, la Mag. Morel y el Dr. Vallejos reiteraron que el método basado en la derivada temporal de deformación fue usado antes en metales dúctiles para identificar la estricción, pero nunca fue adaptado a la fractura cuasi frágil del hormigón armado, “hasta ahora”.
Explicaron que la curva carga-deflexión clásica, que se utiliza para identificar cuándo fisura una viga de hormigón ensayada a flexión, permite detectar los cambios de deformación de manera gradual y si hay un salto cuando se produce la fisura, “ese salto no se nota visualmente”, pues es un cambio muy pequeño en la curva.
Pero la velocidad de deformación es una derivada temporal que actúa como un «filtro pasa-altos natural», que borra la deformación elástica gradual y amplifica la liberación súbita de energía, y posibilita así medir la pendiente de la curva y obtener un registro visualmente detectable.
Para describir la utilidad de la técnica, la Mag. Morel graficó que “al extensómetro le pedimos un número. A la correlación de imágenes, un mapa. Y a la derivada del mapa, escuchar el latido: ver la fisura antes de que sea visible”.
Un logro importante
«Pudimos adaptar la técnica a la fractura cuasi frágil del hormigón armado, algo que, según la literatura relevada, no se había hecho antes en este material», destacó la investigadora de la UNNE, quien realiza el estudio como parte del Doctorado en Ingeniería.
Indicó que el ajuste de la técnica representa un avance en el campo de estudio de materiales constructivos, y en particular del hormigón armado, uno de los materiales de mayor importancia en la industria de la construcción.
Por su parte, el Dr. Vallejos resaltó que “este desarrollo es el fruto de un trabajo sostenido, entre profesionales de distintas instituciones y de múltiples disciplinas”.
Es que la Mag. Morel es ingeniera en construcciones, el Dr. Vallejos es ingeniero electromecánico, el Dr. Leonard es ingeniero mecánico y el Dr. Malarria es físico.
“La adaptación de la técnica para hormigón armado es realmente el producto de trabajo de equipo, de la colaboración, de la búsqueda de la innovación”, resaltó.
Potencial de Transferencia
Respecto a la utilidad de la técnica, la Mag. Morel y el Dr. Vallejos explicaron que el método podría aplicarse al control de estructuras existentes, una vez validado en elementos de mayor escala, y a la caracterización de materiales en laboratorio, entre otros fines, por eso el objetivo del grupo es poder transferir al medio este conocimiento generado.
Comentaron que tienen proyectado ampliar la técnica al estudio de proporciones de refuerzo mayores y elementos estructurales de mayor tamaño.
También probarán el método para el estudio de fisuras en maderas, en el marco de un proyecto con la Facultad Regional Venado Tuerto de la Universidad Tecnológica Nacional, con quienes ya vienen trabajando en la implementación de la tecnología de correlación digital de imágenes aplicada a materiales de maderas de varios tipos.
“Esperamos que sea la base para nuevos desarrollos”, concluyeron.
- Referencia del artículo: Morel, C.A., Vallejos, J.M., Leonard, M.E. et al. Strain-Rate Digital Image Correlation for Early and Quantitative Crack Initiation Detection in Reinforced Concrete Beams. J. of Materi. Eng. and Perform (2026). https://doi.org/10.1007/s11665-026-14720-2
