Estudio analítico, numérico y experimental de la influencia térmica en mediciones de deformación sobre elementos estructurales

Resumen

La medición de deformaciones en elementos estructurales es una tarea que requiere extremas pre- cauciones tanto en el diseño y montaje del elemento de medi ción como en la interpretación de las lecturas. En general, en el cálculo resistente de estructuras se dimensionan los el ementos que la conforman de modo que sean capaces de soportar las cargas aplicadas y que la deformación que éstos sufren no afecte su desempeño normal. Este concepto produce una complicación mayor al momento de medir las deformaciones provocadas por las cargas dado que, como premisa de diseño, tales deformaciones deben ser peque ñas. Como consecuencia, la magnitud de las deformaciones de in terés son del mismo orden que las pr ovocadas por factores externos co- mo es el caso de la dilatación térmica. En este trabajo se estudia la manera en que la dilatación térmica afecta las mediciones de deformación sobre una viga sometida a esfu erzos efectuados mediante el uso de un dispositivo específico, y se presentan alternativas para compensar tales mediciones de modo que la lectura final sólo con- tenga la información deseada. El sistem a de interés se compone de una viga de gran tamaño en la que se dispone un instrumento de medición de deform ación en paralelo y un termómetro que determina la temperatura del am- biente. Las masas invol ucradas en cada uno de los elementos hacen que las variaciones en el tiempo de sus tem- peraturas sean muy distintas y, en consecuencia, también lo son las dilataciones térmicas asociadas. Para com- prender y compensar este fenómeno, se presenta en prim era instancia el estudio del fenómeno físico que vincula el calor aportado al sistema y las ma sas y temperaturas de los elementos i nvolucrados. Los resultados obtenidos son contrastados con medicione s de laboratorio. En segunda instancia se a borda el análisis de mediciones expe- rimentales de campo y se propone un m odelo computacional basado en la op timización de redes neuronales arti- ficiales para discriminar el esfuerzo de la dilatación térmica.