Foto: Universidad de Kansas
Investigadores de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Kansas (Lawrence, Kansas, EE. UU.) están colaborando con las agencias federales de EE. UU. en un esfuerzo por fortalecer las represas y los diques en todo EE. UU. utilizando polímeros reforzados con fibra, sensores, inteligencia artificial y drones.
El proyecto de cinco años y $7,7 millones es una colaboración entre KU y el Centro de Investigación y Desarrollo de Ingenieros del Ejército de EE. UU. (ERDC). Dirección de Ciencia y Tecnología del Departamento de Seguridad y el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos (USACE).
El equipo de investigación de KU incluye a Caroline Bennett, Dean R. y Florence W. Frisbie, cátedra asociada de estudios de posgrado, Glenn L. Parker, miembro de la facultad y profesor de ingeniería civil, ambiental y arquitectónica.
«El proyecto desarrolla reparaciones y modernizaciones para el inventario de represas de concreto de EE. UU., con un enfoque en la detección efectiva de daños», dice Bennett. «Además de los métodos de reparación, utilizaremos materiales poliméricos reforzados con fibra, o FRP, para reparar el daño. Específicamente, nos estamos enfocando en el deslizamiento en las juntas de elevación, el balanceo entre el bloque de la cresta y el cuerpo de la presa durante la carga sísmica y el daño al aliviadero de hormigón de la presa. Nuestro objetivo es mejorar las presas de hormigón existentes. Se trata de extender la vida útil de la infraestructura, construida principalmente en las décadas de 1930 y 1940».
Varias presas y presas de esta época han sufrido fallas catastróficas en los últimos años como consecuencia del desastre. Una ultima clasificación concluyó que las represas y diques de la nación requieren $93.6 mil millones en mejoras a las represas de más de 700 años y estructuras relacionadas operadas y mantenidas por el USACE.
Los investigadores de KU están explorando enfoques nuevos y más seguros para evaluar el daño a las presas y diques que solían requerir una inspección manual. El enfoque del equipo se basará en la inteligencia artificial, según el investigador principal Jian Li, presidente de Francis M. Thomas en ingeniería civil, ambiental y arquitectónica en KU.
«Mi función principal se basa en el uso del aprendizaje profundo y la visión por computadora para identificar de manera autónoma la ubicación y la gravedad del daño de la presa, como grietas y roturas de concreto, que requieren reparación de FRP», explicó Li. «Una vez que se realiza la reparación, estas ubicaciones no son visibles. Por lo tanto, también desarrollaremos reparaciones de FRP con autodetección para permitir el monitoreo continuo de las regiones reparadas para garantizar la seguridad a largo plazo. Aprovechando las tecnologías emergentes, incluida la inteligencia artificial, la visión por computadora y la detección avanzada, nuestra investigación mejorará en gran medida la reparación, renovación y mantenimiento oportunos del gran inventario de represas de concreto de la nación.
Mientras tanto, la facultad de KU, los investigadores postdoctorales, los estudiantes graduados y los asistentes de investigación de pregrado identificarán materiales poliméricos reforzados con fibra para su uso en aplicaciones de presas de gravedad de hormigón. La caracterización de materiales y las pruebas a gran escala se llevan a cabo en tres laboratorios diferentes en KU: Instalación de prueba estructural del campus oestetiene Laboratorio de Pruebas de Ingeniería Estructural Learned Hall y Laboratorio de Fractura y Fatiga de Lutz.
Rémy Lequesne, profesor asociado de ingeniería civil, ambiental y arquitectónica, dice: «Estamos desarrollando métodos más eficientes de inspección de presas y, a través de la recopilación de datos y el desarrollo de modelos, proporcionamos herramientas que los ingenieros pueden usar para decidir si reparar y cómo reparar las presas existentes». presas».
Lequesne supervisará las pruebas experimentales de juntas simuladas en presas de hormigón, con y sin reparación. «Los resultados conducirán a recomendaciones y nuevas herramientas de modelado que los ingenieros pueden usar para evaluar y diseñar reparaciones», dice.
Además, los investigadores de KU realizarán una revisión de todas las investigaciones sobre materiales FRP, con un interés especial en los materiales reforzados con fibra de carbono, para informar el proyecto.
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