Construcción: medición de especímenes de prueba y evaluación de imperfecciones

Producto: HandySCAN
Industria: Académica

La Cátedra de Estructuras Metálicas de la Universidad Técnica de Múnich ha contribuido al desarrollo de estructuras de acero y metales ligeros dentro de la industria de la construcción durante muchas décadas. Existe una larga tradición en las áreas de diseño de puentes, estabilidad, construcción, estructuras compuestas, trabajos de fatiga y vidrio. Sin embargo, también se abordan continuamente otros asuntos de actualidad y se establecen nuevas prioridades. En los últimos años, se han intensificado los esfuerzos de investigación en seguridad contra incendios y explosiones, lo que requiere investigaciones numéricas de alta complejidad además de la validación experimental.

Requisitos y desafíos del sistema de medición

Dado su enfoque experimental complementado con experimentos numéricos, el presidente expresó gran interés en las dimensiones exactas de las muestras de prueba, en este caso, las columnas. Posteriormente se utilizarían como referencia para las inspecciones. Las tareas de medición de las muestras de ensayo a menudo se subcontrataban. Por un lado, esto era muy costoso y, por lo tanto, restringía las mediciones 3D a especímenes de prueba aislados.

Los siguientes criterios jugaron un papel decisivo en la búsqueda de una tecnología de medición 3D: precisión, manejabilidad de los datos medidos en software de ingeniería civil ampliamente utilizado, funcionalidad fácil de usar, así como tiempo de escaneo e inspección breve. Basándose en varios factores, finalmente se tomó la decisión a favor del HandySCAN BLACK de Creaform. Este escáner 3D portátil se distingue de otros dispositivos en el mercado por su amplia gama de posibilidades de medición, la compatibilidad de los datos con el software CAD común, su uso ya probado y generalizado en empresas conocidas y un diseño de producto atractivo.

Escaneo de geometrías de columnas compuestas de servicio pesado

Para identificar desalineaciones y curvaturas de columnas compuestas de alta resistencia, se tuvieron que escanear las imperfecciones geométricas. Desafortunadamente, las columnas no siempre son perfectamente rectas. A menudo se producen desviaciones de la forma ideal durante la producción. Estas desviaciones se conocen como imperfecciones y tienen una influencia variable en la carga portante del componente, dependiendo de qué tan alejadas estén las desviaciones de la forma ideal. Para componentes sujetos a esfuerzos de compresión, estas imperfecciones conducen a una reducción en la capacidad de carga portante, que depende del grado de desviación. Midiéndolos con un escáner 3D podemos obtener información importante sobre el dimensionado de los componentes.

La columna compuesta se escanea con HandySCAN BLACK

Las columnas de hasta 4 metros de largo se pueden escanear con relativa facilidad con el HandySCAN 3D . Los objetivos de posicionamiento se colocan en la tubería y la tubería se coloca en posición vertical. Esto permite medir el contorno de forma rápida y sencilla desde todos los lados, incluida la superficie curva del cilindro y el contorno de la sección transversal al final de la tubería.

Las mediciones 3D brindan información sobre las imperfecciones del componente. Sin embargo, el componente tuvo que modelarse por separado en un entorno de elementos finitos (FE) y se le dieron imperfecciones equivalentes que representan no solo las imperfecciones geométricas, sino también las estructurales. La calibración de estas imperfecciones equivalentes se basa en los resultados del escaneo y la prueba. Después de un período de ajuste, los escaneos se evaluaron en VXinspect. El software de inspección dimensional como VXinspect facilita el análisis mediante funciones integradas; en el caso de las tuberías, por ejemplo, la cilindricidad es importante.

Escaneo y CAD de una columna compuesta de alta resistencia con desviación de color

El impacto de las tensiones e imperfecciones internas incorporadas en los modelos de elementos finitos ahora se puede cuantificar con mediciones antes de que realmente aparezcan. Esto evita tener que recurrir a valores de referencia y calibrar estas variables después de acuerdo con los experimentos realizados.

“Creaform facilita y enriquece enormemente nuestra investigación en el campo de la construcción en acero y resultará indispensable en cualquier proyecto experimental en el futuro. Dado que también tenemos nuestro propio escáner 3D, ahora podemos medir una gran cantidad de muestras de prueba nosotros mismos. Esto da como resultado una mayor flexibilidad y un considerable ahorro de costos, ya que ya no necesitamos contratistas”, dice el Prof. Martin Mensinger , Director de la Cátedra de Estructuras Metálicas de la Universidad Técnica de Munich.

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