Un crescente interesse per il legno come materiale da costruzione sostenibile ha portato il Dipartimento di ingegneria civile dell'Università del Queensland e il relativo laboratorio di strutture a sviluppare un nuovo tipo di struttura innovativo. Strati sottili di polimeri rinforzati con fibre (FRP) sono combinati con impiallacciature o pannelli in legno per creare elementi strutturali ad alte prestazioni, leggeri e facili da costruire. Il nuovo composito è stato definito una struttura a parete sottile Hybrid FRP-Timber (HFT) e, per studiare il comportamento strutturale di questo tipo di trave, è stata condotta una prova di flessione a 4 punti per una serie di campioni di travi fabbricati. I sistemi a contatto e senza contatto sono stati utilizzati insieme per una misurazione precisa della deformazione e dello spostamento durante la prova.
Per le travi HFT è stata effettuata una prova di flessione a 4 punti. L'obiettivo principale della prova era trovare la capacità flessionale, il comportamento strutturale e le modalità di rottura di queste travi sotto flessione. È stato utilizzato un sistema di correlazione di immagini digitali 3D per concentrarsi sull'area in cui gli stress erano al massimo e i dati a tutto campo: le misurazioni 3D si sono rivelate preziose. Nelle aree di interesse del fascio, in cui non erano necessari set di dati 3D completi, gli estensimetri 1D tradizionali e i potenziometri lineari hanno acquisito le misurazioni desiderate.
L'UTM dell'università è stato utilizzato nel controllo dello spostamento per indurre i carichi appropriati sul campione di prova della trave HFT. Per raccogliere in modo completo e preciso le misurazioni in tutti i punti critici del fascio, sono stati impiegati diversi dispositivi come descritto in precedenza. Nella figura sopra, gli estensimetri sono stati fissati sulle ali superiore e inferiore della trave. Inoltre, sono stati attaccati alla flangia inferiore potenziometri lineari per catturare lo spostamento del raggio nella direzione di carico. Infine, le telecamere stereo del sistema 3D DIC sono state montate orizzontalmente per misurare lo spostamento a pieno campo e la distribuzione della deformazione sull'anima anteriore della trave, l'area di analisi più importante di questa prova.
Questa configurazione del sistema era molto efficiente in due modi diversi, ma ugualmente vantaggiosi. Dal punto di vista dei requisiti dei dati, sono stati utilizzati estensimetri e potenziometri nelle aree campione in cui i dati dei punti mirati erano sufficienti, mentre i dati DIC a campo intero (continuo) sono stati sfruttati nelle aree in cui era possibile lo spostamento anisotropo e/o fuori dal piano. In questo caso, i dispositivi di contatto sono stati utili anche in tutte le zone fuori dal campo visivo della telecamera. Dal punto di vista del tempo totale di prova, l'utilizzo di DIC invece degli estensimetri nell'area web ha consentito di risparmiare tempo significativo durante l'impostazione della prova.Sfruttare le capacità a pieno campo del DIC sarà sempre più veloce da configurare rispetto al dover collegare più estensimetri nello stesso campo visivo.
Un vantaggio sottoutilizzato di più sistemi di misurazione sono le aree di dati adiacenti e ridondanti. In questo scenario, i dati dell'estensimetro superiore e inferiore sono stati confrontati con i dati DIC dell'area web superiore e inferiore per studiare la continuità di deformazione dello strato esterno del polimero rinforzato con fibre (FRP). I dati di spostamento fuori piano del DIC sono stati anche confrontati con i dati di spostamento ridondanti dei potenziometri. La misura in cui i dati adiacenti e ridondanti possono essere utilizzati per convalidare i risultati delle prove non fa che aumentare la fiducia nell'analisi finale.
1 Per maggiori dettagli su questo nuovo tipo di struttura costruttiva denominata "strutture ibride in legno FRP (HFT) a parete sottile, si consiglia di leggere l'articolo della rivista "Elementi strutturali a parete sottile ibridi rinforzati con fibre di legno e polimeri", pubblicato per la prima volta il 15 dicembre 2017 da Fernando et al. Ulteriori contributi per questo caso di studio particolare provengono dal dottorando Weiqi Cui e dal responsabile scientifico principale Chris Russ.
