El interés creciente por la madera como material de construcción sostenible ha llevado al Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Queensland y a su Laboratorio de Estructuras asociado a desarrollar un nuevo e innovador tipo de estructura. Se combinan capas delgadas de polímeros reforzados con fibra (FRP) con enchapados o paneles de madera para crear miembros estructurales de alto rendimiento, ligeros y fáciles de construir. El nuevo material compuesto se ha denominado estructura de pared delgada híbrida de FRP y madera. Y para investigar el comportamiento estructural de este tipo de viga, se realizó una prueba de flexión de 4 puntos para un conjunto de probetas de vigas fabricadas. Los sistemas de contacto y sin contacto se utilizaron juntos para una medición precisa de la deformación y el desplazamiento durante la prueba.
Se realizó una prueba de flexión de 4 puntos para vigas HFT. El principal objetivo de la prueba fue encontrar la capacidad de flexión, el comportamiento estructural y los modos de falla de estas vigas bajo flexión. Se utilizó un sistema de correlación de imágenes digitales en 3D para centrarse en la zona donde las tensiones eran más elevadas, y los datos de campo completo y las mediciones en 3D resultaron muy valiosos. En las áreas de interés de la viga donde no se requerían conjuntos completos de datos 3D, los calibres extensiométricos 1D tradicionales y los potenciómetros lineales capturaron las medidas deseadas.
Se utilizó el UTM de la Universidad en el control del desplazamiento para inducir las cargas adecuadas en la probeta de la viga HFT. Para obtener mediciones completas y precisas en todos los puntos críticos de la viga, se utilizaron varios dispositivos como los descritos anteriormente. En la imagen de arriba, se colocaron calibres extensiométricos en las bridas superior e inferior de la viga. También se colocaron potenciómetros lineales en la brida inferior para captar el desplazamiento de la viga en la dirección de la carga. Por último, las cámaras estereoscópicas del sistema DIC 3D se montaron horizontalmente para medir el desplazamiento de campo completo y la distribución de la deformación sobre la red frontal del haz, el área de análisis más importante de esta prueba.
Esta configuración del sistema era muy eficiente en dos aspectos diferentes pero igualmente beneficiosos. Desde el punto de vista de los requisitos de datos, se utilizaron calibres extensométricos y potenciómetros en las zonas de la probeta en las que los datos puntuales eran suficientes, mientras que los datos DIC de campo completo (continuos) se aprovecharon en las zonas en las que era posible un desplazamiento anisotrópico y/o fuera del plano. En este caso, los dispositivos de contacto también fueron útiles en todas las áreas que estaban fuera del campo de visión de la cámara. Desde el punto de vista del tiempo total de la prueba, el uso de DIC en lugar de calibres extensométricos en la zona de la red ahorró un tiempo importante durante la preparación de la prueba.Aprovechar las capacidades de campo completo de la DIC siempre será más rápido de configurar que tener que colocar varios calibres extensométricos en el mismo campo de visión.
Un beneficio infrautilizado de los sistemas de medición múltiples son las áreas de datos adyacentes y redundantes. En este escenario, los datos de los calibres extensométricos superiores e inferiores se compararon con los datos DIC del área superior e inferior de la red para investigar la continuidad de la deformación de la capa exterior de polímero reforzado con fibra (FRP). Los datos de desplazamiento fuera del plano de DIC también se compararon con los datos de desplazamiento redundantes de los potenciómetros. La medida en que se pueden utilizar datos adyacentes y redundantes para validar los resultados de las pruebas solo genera confianza en el análisis final.
1 Para obtener más información sobre este nuevo tipo de estructura de construcción denominada “estructura de pared delgada híbrida de FRP y madera (HFT)”, puede leer el artículo de la revista titulado "Elementos estructurales híbridos de polímero reforzado con fibra y madera de paredes delgadas" publicado por primera vez el 15 de diciembre de 2017 por Fernando et al. Las contribuciones adicionales para este caso práctico en particular provienen del candidato a doctorado Weiqi Cui y del director científico Chris Russ.
