Las galgas extensométricas de resistencia de alta sensibilidad se despliegan durante las pruebas de compresión axial para capturar dos parámetros específicos de deformación en tiempo real: la deformación compresiva longitudinal y la deformación de expansión lateral. Acoplados directamente a la superficie exterior del tubo de acero inoxidable, estos sensores proporcionan los datos brutos necesarios para determinar cómo se deforma físicamente el tubo al confinar el núcleo de hormigón bajo carga.
El monitoreo simultáneo de la deformación longitudinal y lateral no se trata simplemente de medir la deformación; es el método fundamental para calcular el coeficiente de confinamiento y seguir la evolución de la relación de Poisson del material a través de diferentes fases de carga.
La Mecánica de la Medición
Para comprender la interacción entre el tubo de acero y el hormigón de árido ligero, se deben aislar las fuerzas direccionales específicas en juego.
Deformación Compresiva Longitudinal
Este parámetro mide el acortamiento del tubo de acero inoxidable a lo largo del eje de la carga aplicada.
A medida que la máquina de ensayo aplica presión vertical, las galgas registran cuánto se comprime el tubo. Estos datos son cruciales para alinear la deformación de la carcasa de acero con la compresión del núcleo de hormigón.
Deformación de Expansión Lateral
Simultáneamente, las galgas monitorizan la expansión hacia afuera, o "abombamiento", del tubo.
Esta medición es el indicador directo de la fuerza de confinamiento. A medida que el núcleo de hormigón intenta expandirse hacia afuera bajo presión, el tubo de acero resiste esta expansión, generando el efecto de confinamiento que mejora la integridad estructural de la columna.
Obtención de Valor a partir de los Datos de Deformación
La recopilación de datos brutos de deformación es el primer paso; el valor de ingeniería más profundo reside en lo que estos dos parámetros revelan sobre el comportamiento del material compuesto.
Cálculo del Coeficiente de Confinamiento
La efectividad de una columna de hormigón confinado por tubo depende del coeficiente de confinamiento.
Los investigadores utilizan los datos en tiempo real de los cambios laterales y longitudinales para calcular este coeficiente. Cuantifica exactamente cuánta soporte está proporcionando el tubo de acero al hormigón del núcleo en cualquier momento dado durante la prueba.
Seguimiento de la Evolución de la Relación de Poisson
La relación entre la expansión lateral y la compresión longitudinal, conocida como relación de Poisson, no es estática en estos materiales.
Las galgas de alta sensibilidad permiten observar el cambio en esta relación a medida que el material cede. Se puede seguir la transición del material de la fase elástica, donde la relación es aproximadamente 0.3, a la fase elasto-plástica, donde la relación aumenta significativamente, variando de 0.3 a 0.7.
Comprensión del Contexto de la Prueba
Si bien las galgas extensométricas proporcionan los "ojos" para el experimento, la validez de los datos depende en gran medida de cómo se aplica la carga.
El Papel del Control de Carga
Las galgas extensométricas deben responder a entradas precisas. Se utiliza una máquina de ensayo de presión servohidráulica controlada por microordenador para gestionar la velocidad de carga.
La máquina asegura una velocidad de carga constante inicialmente, lo cual es vital para lecturas precisas de la fase elástica. Sin esta estabilidad, los datos de las galgas extensométricas podrían ser erráticos, lo que llevaría a cálculos erróneos de la relación de Poisson inicial.
La Necesidad del Control de Desplazamiento
Una vez que la muestra cede, la máquina de ensayo cambia al control de desplazamiento de alta precisión.
Este cambio permite que las galgas extensométricas capturen el proceso de redistribución de tensiones y la capacidad de carga residual. Depender únicamente del control de carga durante esta fase resultaría en una falla rápida que las galgas extensométricas podrían no capturar con suficiente resolución.
Tomando la Decisión Correcta para su Análisis
Al analizar datos de pruebas de hormigón confinado, la interpretación de las lecturas de las galgas extensométricas debe depender de sus objetivos de ingeniería específicos.
- Si su enfoque principal es el límite elástico: Concéntrese en la estabilidad de la relación de Poisson alrededor de 0.3 para verificar el comportamiento lineal del material compuesto.
- Si su enfoque principal son las mecánicas de falla: Analice el rápido aumento de la deformación lateral en relación con la deformación longitudinal (relación de Poisson 0.3–0.7) para comprender la capacidad elasto-plástica y el confinamiento máximo proporcionado por el tubo.
El monitoreo preciso de la deformación es la única forma de mapear eficazmente la interacción dinámica entre la carcasa de acero inoxidable y su núcleo de hormigón.
Tabla Resumen:
| Parámetro | Dirección | Propósito | Rango de Relación de Poisson |
|---|---|---|---|
| Deformación Compresiva Longitudinal | Axial (Vertical) | Mide el acortamiento bajo carga | 0.3 (Fase Elástica) |
| Deformación de Expansión Lateral | Radial (Horizontal) | Mide el abombamiento/confinamiento hacia afuera | 0.3 - 0.7 (Elasto-plástico) |
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Referencias
- Ruiqing Zhu, Haitao Chen. A Study of the Performance of Short-Column Aggregate Concrete in Rectangular Stainless Steel Pipes under Axial Compression. DOI: 10.3390/buildings14030704
Este artículo también se basa en información técnica de Kintek Press Base de Conocimientos .
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