Um interesse crescente pela madeira como material de construção sustentável levou o Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Queensland e seu Laboratório de Estruturas associado a desenvolver um tipo novo e inovador de estrutura. As camadas finas de polímeros reforçados com fibra (PRFV) são combinadas com lâminas ou painéis de madeira para criar membros estruturais de alto desempenho, leves e fáceis de construir. O novo composto foi denominado como estrutura de parede fina hibrido de Madeira-FRP (Hybrid FRP-Timber). E para investigar o comportamento estrutural deste tipo de feixe, foi realizado um teste de deformação de 4 pontos para uma série de corpos de prova de feixe fabricados. Sistemas de contato e sem contato foram usados em conjunto para a medição precisa de deformação e deslocamento durante o teste.
Foi realizado um teste de deformação de 4 pontos para feixes HFT. O objetivo principal do teste era encontrar a capacidade de flexão, o comportamento estrutural e os modos de falha dessas vigas sob flexão. Um sistema de correlação de imagens digitais 3D foi usado para focalizar a área onde as tensões eram mais elevadas e os dados de campo completo e as medições 3D provaram ser inestimáveis. Nas áreas de interesse do feixe onde não eram necessários conjuntos de dados 3D completos, os strain gages tradicionais 1D e potenciômetros lineares capturaram as medidas desejadas.
O UTM da Universidade foi usado no controle de deslocamento para induzir as cargas adequadas no corpo de prova de teste de feixe HFT. A fim de reunir completa e precisamente as medições em todos os pontos críticos do feixe, vários dispositivos foram empregados, como descrito anteriormente. Na figura acima, os strain gages foram fixados nos flanges superior e inferior do feixe. Potenciômetros lineares também foram fixados ao flange inferior para capturar o deslocamento da viga na direção da carga. Finalmente, as câmeras estéreo do sistema 3D DIC foram montadas horizontalmente para medir o deslocamento de campo completo e a distribuição de tensão sobre a teia frontal do feixe, a área de análise mais importante deste teste.
Esta configuração do sistema foi muito eficiente de duas maneiras diferentes, mas igualmente benéficas. Do ponto de vista dos requisitos de dados, foram usados strain gages e potenciômetros em áreas dos corpos de prova onde os dados dos pontos-alvo eram suficientes, enquanto os dados DIC de campo completo (contínuo) foram aproveitados em áreas onde o deslocamento anisotrópico e/ou fora do plano era possível. Neste caso, os dispositivos de contato também foram úteis em todas as áreas que estavam fora do campo de visão da câmera. Do ponto de vista do tempo total de teste, o uso de DIC em vez de strain gages na área da teia economizou tempo significativo durante a configuração do teste.Alavancar as capacidades de campo completo do DIC será sempre mais rápido de configurar do que ter que anexar vários strain gages no mesmo campo de visão.
Um benefício subutilizado dos sistemas de medição múltipla são áreas de dados adjacentes e redundantes. Neste cenário, os dados do strain gage superior e inferior foram comparados com os dados DIC das áreas superior e inferior da banda para investigar a continuidade de tensão da camada externa do polímero de reforço de fibra (PRFV). Os dados de deslocamento fora do plano do DIC também foram comparados aos dados de deslocamento redundantes dos potenciômetros. A medida em que dados adjacentes e redundantes podem ser usados para validar os resultados dos testes só aumenta a confiança na análise final.
1 Para mais detalhes a respeito deste novo tipo de estrutura de construção referida como "estruturas híbridas de paredes finas de madeira de polímero reforçado com fibra de vidro (HFT)", você pode querer ler o artigo “Hybrid fiber-reinforced polymer-timber thin-walled structural members” publicado pela primeira vez em 15 de dezembro de 2017 por Fernando et al. Contribuições adicionais para este estudo de caso em particular são do candidato a PhD Weiqi Cui e do Diretor Científico Chris Russ.
