Diseño de Sistema para Ensayo de Probetas en Esfuerzo de Flexo-Compresión

Abstract

El objetivo general del presente trabajo de título fue el desarrollo del diseño de un sistema de ensayos experimentales, cuyo objeto de ensayo son columnas de edificios de no más de seis pisos escala 1:1. Los ensayos mediante este sistema permitirán: obtener información acerca del comportamiento estructural del espécimen ante solicitaciones de flexo-compresión, que son comunes de encontrar en columnas de edificios de diversa índole; establecer curvas útiles para el diseño de estructuras que presenten elementos con este tipo de solicitaciones; explorar nuevos materiales, o bien combinaciones de estos con hormigón, acero, híbridos, etc., puesto que no existe restricción respecto a la naturaleza de los especímenes objetivo.

Actualmente, la Universidad de Chile no tiene sistemas que permitan ensayar probetas en este tipo de esfuerzos combinados. Se propone construir sistema en la sala de máquinas del Centro de Investigación, Desarrollo e Innovación de Estructuras y Materiales (institución dependiente de la Universidad de Chile).

El trabajo de título incluye el diseño estructural y el diseño del sistema de control. El diseño estructural contempla el uso de una prensa existente en IDIEM, en la que se montará un sistema diseñado en acero, que permitirá ejercer el esfuerzo de flexión en la probeta, sin afectar los esfuerzos de compresión proporcionados por la prensa. La capacidad de carga que permite inducir el sistema es de 250 tonf y 150 tonf·m de esfuerzo axial y momento, respectivamente.

El desarrollo del sistema de control se hizo contemplando la necesidad de simpleza de operación, correcto desempeño, y monitoreo de posibles estados críticos para el sistema. El sistema de control fue desarrollado utilizando un lenguaje de programación orientada al objeto, especializado en manejo de sistemas de adquisición de datos y control. Dicho sistema monitorea rotaciones, desplazamientos, y fuerzas; e interviene a través de dos actuadores hidráulicos, utilizando un controlador P (Proporcional). Opera a través de una tarjeta de adquisición de datos ubicada en un computador, que procesa y almacena la información obtenida a través de los sensores durante todo el ensayo.

Se concluyó que, con respecto al diseño estructural, se obtuvieron dimensiones esperadas de los elementos constituyentes, en comparación con otros sistemas existentes similares. Con respecto al sistema de control, se pudo alcanzar el nivel de desarrollo necesario para proporcionar un sistema simple, adecuado para satisfacer las necesidades mínimas requeridas para una correcta ejecución, y expandible.