Manual de Instrucciones
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1. 5 FIGURA 9 PLACA PROTECTORA SOLDADA POR 7 FIGURA 10 PLACA PROTECTORA DE ACERO DEL CANAL 8 FIGURA 11 ESQUEMA DE PROTECCCION CONTRA 10 TABLA 1 POSICIONES DEL LECTOR DEL DEFORMIMETRO 10 ECUACION 1 MICROESFUERZO TEORICO 12 ECUACION 2 CALCULO APARENTE DE DEFORMACIONES 12 ECUACION CALCULO DE ESFUERZO 13 ECUACION 4 ESFUERZO DEBIDO A LA FLEXION EN EL EJE 14 ECUACION 5 ESFUERZO DEBIDO A LA FLEXION EN EL EJE 14 ECUACION 6 ESFUERZO MAXIMO 14 FIGURA 12A DEFORMIMETROS MONTADOS EN LA PARTE CENTRAL DE LAS DEFORMACIONES AXIALES Y MOMENTOS DE FLEXION ALREDEDOR DE LOS EJES XX E YY RECOMENDADO 14 FIGURA 12B DEFORMIMETROS MONTADOS EN BRIDAS SOLAMENTE RECOMENDADOS PARA VIGAS CON CARGA AXIAL EN FLEXION SIMPLE 15 FIGURA 12CA MEDICION DE DEFORMACION AXIAL Y MOMENTO DE FLEXION SOLAMENTE SOBREELEJE YY E E recabados 15 FIGURA 13D DEFORMACION AXIAL Y2. Mounting Tab Wire Protective Tube Mounting Tab Coil Assembly Side View i I End Block 05002 1 s I 12 7 A Coil Assembly View N 4 0 500 2 DA CS I N s qua S 7 J 12 7 1 O qana Me E 2 l a gt length 2 000 i l l l Coi hH 1 NA i EW SARA y l l lt Overall Length h j 5 1 625 2 500 64 41 3 mm 3 000 y 76 2 Figura 1 Deform metro de Cuerda Vibrante y Montaje de Bobina Wire Coil Assembly Protective Tube Mounting Tab End Block End Block Mounting Tab Instrument Cable N 4 conductor 22 AWG y FM Epoxy Thermistor Figura 2 Deform metro de Cuerda Vibrante VK 4150 El principal medio de fijaci n es por soldadura de puntos pero tambi n se puede usar un adhesivo ep xico Ver el Ap ndice H Las deformaciones se miden usando el principio de cuerda vibrante se tensa un tramo de cuerda de acero entre dos bloques de montaje que est n soldados a la superficie de acero que se est estudiando Las deformaciones es decir los cambios de la superficie provocar n que los dos bloques de montaje se muevan entre si alterando por consiguiente la tensi n en la cuerda de acero La tensi n se mide tir
3. 18 APENDICE TEORIA DE LA OPERACI N cnn cccncncccncacccnncncnnns 19 APENDICE C DERIVACION DE LA TEMPERATURA DEL TERMISTOR 21 APENDICE D CORRECCION DE LA TEMPERATURA CUANDO SE USA EN CONCRETO 22 APENDICE AJUSTANDO LA TENSION DE LA CUERDA DEL MEDIDOR 23 APENDICE F SEPARACION DE DEFORMACIONES INDUCIDAS POR CARGAS EXTERNAS Y ESFUERZOS INDUCIDOS POR CAMBIOS DE LA TEMPERATURA 24 APENDICE G CALCULO DE CARGAS AXIALES Y DEFORMACIONES POR FLEXION 25 APENDICE H INSTALACION DEL MEDIDOR USANDO ADHESIVO EPOXICO 26 LISTA DE FIGURAS TABLAS Y ECUACIONES P gina FIGURA 1 MONTAJE DEL DEFORMIMETRO DE CUERDA VIBRANTE VK 4100 Y DE LA BOBINA 1 FIGURA 2 DEFORMIMETRO DE CUERDA VIBRANTE 4150 1 FIGURA PRUEBA DE ADHERENCIA Q a ass uu aa a as 3 FIGURA 4 SECUENCIA DEL SOLDADO POR PUNTOS HILERAS EXTERIORES 3 FIGURA 5 SECUENCIA DEL SOLDADO POR PUNTOS HILERAS INTERIORES 4 FIGURA 6 USO DE LA HERRAMIENTA DE ALINEACION 4 FIGURA 7 SOLDANDO LA PLACA SEPARADORA DEL COLLARIN EN SU LUGAR 5 FIGURA 8 PLACA SEPARADORA DEL COLLARIN
4. E OKON El L der Mundial en Tecnolog a de Cuerda Vibrante 48 Spencer Street Lebanon NH 03766 USA Tel 603 448 1562 Fax 603 448 3216 E mail geokonOgeokon com http www geokon com Manual de Instrucciones Deform metros de Cuerda Vibrante ModeloVK 4100 4150 X No se puede reproducir ninguna parte de este manual de instrucciones por ning n medio sin el consentimiento por escrito de Geokon Inc Se cree que la informaci n aqu contenida es exacta y confiable Sin embargo Geokon Inc no asume ninguna responsabilidad por errores omisiones o interpretaci n equivocada Esta informaci n est sujeta a cambios sin notificaci n Copyright O 1983 1996 2004 2005 2007 2009 por Geokon Inc Doc Rev T 5 09 2 Declaraci n de Garant a Geokon Inc garantiza que sus productos est n libres de defectos en cuanto a materiales y mano de obra bajo uso normal y operaci n por un periodo de 13 meses a partir de la fecha de compra En caso que la unidad no funcionara correctamente debe regresarse a la f brica para evaluaci n con flete pre pagado Despu s que Geokon la haya examinado si se encuentra que la unidad est defectuosa ser reparada o reemplazada sin cargo alguno Sin embargo la GARANTIA es NULA si la unidad muestra evidencia de haber sido manipulada o muestra evidencia de que se da como resultado de excesiva corrosi n o corriente calor humedad o vibraci n especificaci n inapropiada aplicaci
5. 2 2 Instalaciones de Deform metros mediante Soldadura por Puntos USE LENTES DE PROTECCI N Las siguientes herramientas y accesorios son necesarios para instalar el modelo VK 4100 o el VK4150 en acero mediante soldadura por puntos Amoladora mec nica o lijadora limas cepillo de alambre lijas desgrasadora Tiras de prueba de montaje Soldadura el ctrica por puntos y una sonda manual Adhesivo de cianoacrilato Una lata en aerosol de primer autoadherible y pintura en aerosol Disponible en tiendas de autopartes Material de acero inoxidable para el calzo de ajuste se provee Material de calzo de ajuste para asegurar el cable del medidor VK4150 se provee Uniones para cable uniones para alambre y o cinta adhesiva para conductos la cantidad que se requiera Cinta adhesiva Tome nota de las siguientes instrucciones 2 2 1 Prepare la Superficie La superficie de la pieza de acero debe estar plana y limpia libre de herrumbre grasa y corrosi n Desengrase la superficie usando un agente limpiador apropiado despu s use una amoladora mec nica o lijadora lima cepillo de alambre o lija para lograr una superficie uniforme 2 2 2 Tiras para Prueba de Soldadura por Puntos Antes de soldar el Deform metro es necesario probar la soldadura por puntos para asegurarse que funcione adecuadamente y que se use la energ a correcta La energ a del soldado y hasta cierto punto la presi n de contacto det
6. de la Consola de Lectura El modelo GK 403 lee la temperatura del termistor directamente en grados C Conecte la Consola de Lectura usando los cables volantes o en el caso de una estaci n de cables con un conector Las pinzas roja y negra son para el deform metro de cuerda vibrante los cables blanco y verde son para el termistor y el azul para la toma a tierra 1 Gire el selector a la posici n E 2 Encienda la unidad y aparecer una lectura en la pantalla frontal El ltimo d gito puede cambiar uno o dos d gitos mientras se observa la lectura Presione el bot n Store para registrar el valor desplegado Si no se despliega la lectura o es inestable ver la secci n 5 para sugerencias de resoluci n de problemas Se desplegar la lectura del termistor en la pantalla arriba de la lectura del medidor en grados cent grados 3 La unidad se apagar autom ticamente despu s de 2 minutos aproximadamente para conservar la energ a 4 2 Operaci n de la Consola de Lectura GK 404 El modelo GK404 es una Consola de Lectura del tama o de la palma de la mano que despliega el valor de la cuerda vibrante y la temperatura en grados cent grados La Consola de Lectura GK 404 se suministra con un cord n provisional para conectar los deform metros de cuerda vibrante Un extremo consistir de una clavija de 5 pines para conectarse a su enchufe respectivo de la caja del GK 404 El otro extremo consistir de 5 conectores que terminan co
7. MOMENTOS DE FLEXION SOLAMENTE SOBRE EL ELEJE XX A a A EEA a A E IEA NEET EE 16 ECUACION C 1 CONVERSION DE LA RESISTENCIA DEL TERMISTOR A TEMPERATURA 21 TABLA C 1 RESISTENCIA DEL TERMISTOR VERSUS 21 ECUACION D 1 ESFUERZO TOTAL DE LA DEFORMACION DEL CONCRETO CORREGIDO PAR LOS EFECTOS TERMICOS DEL MEDIDOR piersi piein i a a EE NE e a 22 ECUACION D 2 DEFORMACIONES TERMICAS DEL CONCRETO 22 ECUACION D 3 CALCULO DE LA DEFORMACION DEBIDO A CAMBIO DE 22 FIGURA 1 AJUSTE DE LA TENSI N 23 TABLA E 1 GUIA PARA ESTABLECER LA TENSION 23 ECUACION F 1 DEFORMACIONES TERMICAS EN CAMPO LIBRE 24 ECUACION F 2 ESFUERZO TOTAL DESPUES DE LA COMPENSACION DE LOS EFECTOS TERMICOS EN EA CUERDA siii a o 24 1 INTRODUCCION Los Deform metros de Cuerda Vibrante VK 4100 y VK 4150 est n dise ados para medir las deformaciones en miembros estructurales de acero de puentes pilotes recubrimientos de acero en t neles edificios etc El modelo VK 4100 consiste de un elemento de cuerda vibrante y un montaje de bobina desmontable El VK 4150 consiste de un elemento de cuerda vibrante y un montaje integral de bobina
8. a lo largo de la l nea trasera despu s retire la herramienta de alineaci n y aplique la soldadura del resto de la leng eta siguiendo el mismo patr n y secuencia de antes Si la lectura no es aceptable entonces se puede deshacer el punto introduciendo una hoja de afeitar afilada debajo de la leng eta en un punto cerca de la soldadura Las soldaduras deben tener una ligera depresi n y ser uniformes en su apariencia Mantenga la punta de la sonda manual limpia y libre de protuberancias L jela peri dicamente con suavidad con una lija de grano superfino 400 Se debe tener cuidado para mantener la superficie de la punta como un punto bien redondeado Un cuidado adecuado evitar que la punta se pegue a la leng eta de montaje durante el soldado Figura 6 Uso de la Herramienta de Alineaci n Nota Cuando se usa el medidor en superficies curvas se recomienda que se aplique una tercera fila de soldadura en la periferia de la leng eta de montaje entre la fila marcada con la plantilla y la orilla 2 2 4 Instalaci n de Calza de Ajuste del Collar n El desempe o del Deform metro se mejora mediante la adici n de calzas de ajuste del collar n Estas calzas de ajuste se proporcionan preformados en la forma de una L y est n soldadas sobre la parte superior de los extremos de los bloques Tome la calza y col quela sobre el bloque extremo para que la orilla de la calza de 1 4 de pulgada de ancho 6mm quede al ras de la oril
9. del esfuerzo en la superficie del cuerpo al cual se va a fijar el deform metro Puesto que la deformaci n del cuerpo debe ser igual a la deformaci n de la cuerda Donde e es el esfuerzo en el cuerpo Lg es la longitud del deform metro en pulgadas 11 La combinaci n de las ecuaciones 9 y 10 da como resultado 9775 L poo T L Donde para el deform metro Modelo VK 4100 o VK 4150 L es 2 000 pulgadas Lg es 2 000 pulgadas 1 12 Por lo tanto 0391 0 2 N tese es en segundos 108 and e es en pulgadas por pulgada 13 El despliegue en la posici n E del Lector GK 401 403 se base en la ecuaci n 1 039110 2 N tese que esta formula e es en micro pulgadas por pulgada es en segundos 106 Alternativamente 0 391 x 103 f 2 micro esfuerzo Donde f es la frecuencia en Hz El microprocesador realiza internamente el elevado al cuadrado inversi n y multiplicaci n por el factor 0 391x109 para que la lectura desplegada en el Canal E se obtenga en t rminos de micropulgadas por pulgada e AP NDICE C DERIVACION DE LA TEMPERATURA DEL TERMISTOR Tipo de Termistor YSI 44005 Dale 1C3001 B3 Alpha 13A3001 B3 Ecuaci n de Resistencia a Temperatura donde Ohms 201 1K 187 3K 174 5 162 7K 151 7K 141 6K 132 2K 123 5K 115 4K 107 9K 101 0K 94 48K 88 46K 82 87K 77 66K 72 81K 68 30K 64 09K 60 17K 56 51K 53 10K 49 91K 46 94K 44 16K 41 56K 39 13K 36 86
10. la mayor a de las piezas estructurales una distancia de 1 5 m es suficiente Por otro lado los efectos finales pueden ser de alg n inter s debido a que a aden a la carga efectos inducidos y pueden ser lo suficientemente grandes para iniciar una falla m s bien en los extremos que en medio de la pieza estructural 7 SOLUCION DE PROBLEMAS El mantenimiento y soluci n de problemas de estos deform metros se reducen a verificaciones peri dicas de las conexiones de los cables y el mantenimiento de las terminales Una vez que est n instalados usualmente son inaccesibles y una acci n correctiva est limitada En caso que se presente alguna dificultad consulte la siguiente lista de problemas y soluciones posibles Consulte a la f brica para ayuda adicional al respecto S ntoma Las Lecturas del Deform metro son Inestables Y La posici n de la Consola de Lectura se fij correctamente Si se usa un almacenador de datos para registrar las lecturas autom ticamente est n correctas las graduaciones de la excitaci n de la frecuencia por barrido Las lecturas est n fuera del rango especificado ya sea de compresi n o de tensi n del instrumento El deform metro puede llegar a estar demasiado flojo o demasiado apretado la inspecci n de los datos pudiera indicar que esta es una posibilidad Hay alguna fuente de ruido el ctrico cerca Lo m s probable es que las fuentes de ruido el ctrico sean motores generadores y ant
11. n adicional contra corrosi n 8 2 6 3 Protecci n de la Luz Solar 8 3 CABLES Y CONECTORES L un unn A 9 3 1 PROTECCION CONTRA DA O MECANICO occcocccoccccccccocnnncnononcnnncnononononcnnncnconnnnnnns 9 3 2 PROTECCION CONTRA RUIDO ELECTRICO 9 3 3 PROTECCION CONTRA RAYOS oera ti ie e E aO E E T E a a a 9 4 TOMA DE LECTURAS irrisolte ulus i aie Eia 10 4 1 OPERACI N DE LA CONSOLA DE LECTURA GK 403 11 4 2 OPERACION DE LA CONSOLA DE LECTURA 404 11 5 MEDICION DE LAS TEMPERATURAS 12 6 INTEPRETACION DE DATOS 000 12 6 1 LECTURAS INICIALES 5 aoea id id 12 6 2 CONVERSION DE LAS LECTURAS A DEFORMACIONES DE ESFUERZO 12 6 3 CONVERSION DE DEFORMACIONES A 0 5 13 6 4 EFECTOS oia a A 16 6 5 EFECTOS DELA TEMPERATURA cosacos da o ln 16 6 6 EFECTOS DE LA SOLDADURA Yau aaa a id 16 6 7 EFECTOS EN LOS EXTREMOS a 16 7 SOLUCION DE PROBLEMAS 17 APENDICE ESPECIFICACIONES
12. que la falla de la secci n se puede iniciar en estos puntos por lo tanto la importancia de analizar los momentos de flexi n 2b AXIS XX AXIS YY Figura 12A Deform metros Montados con el Esfuerzo Axial en el Alma Central y Los Momentos de Flexi n sobre los Ejes XX e YY Recomendado La consideraci n anterior tambi n parecer a llevar a la conclusi n desde el punto de vista de obtener la mejor exactitud que el mejor lugar para los deform metros ser a en las esquinas exteriores del pat n como se muestra en la Figura 12B La desventaja de tener los deform metros ubicados aqu estriba en la dificultad de proteger los medidores y los cables de alg n da o accidental Sin embargo un problema m s serio se puede originar del hecho de que cada uno de los 4 deform metros puede estar sujeto a fuerzas de flexi n localizadas que afecten solamente a un deform metro pero a los otros 15 Lo que podr a pasar si los patines fueran impactados por revestimientos termoaislantes de madera o bloqueo o si existe soldadura en uno de los patines O si el revestimiento transversal est soldado solo a una parte de la brida 2b q A AXIS XX I AXIS YY Figura 12B Deform metros Montados en los patines Recomendados solamente para vigas con carga axial en pura flexi n Esta es la raz n para un an lisis exacto de los esfuerzos que act an en la viga de por qu siempre es necesario ub
13. un incremento en la deformaci n por compresi n en la pieza El deform metro medir con exactitud la magnitud de este aumento en la deformaci n por compresi n inducido por la temperatura Debido a que mientras que la pieza est limitada para expandirse la cuerda vibrante no est limitada y la expansi n de la cuerda ocasionar a una reducci n en la tracci n y una disminuci n resultante en la frecuencia vibracional Esto estar indicado en la consola de lectura como una disminuci n en las lecturas del esfuerzo correspondiendo un aumento en la deformaci n estuerzo por compresi n la magnitud del cual es exactamente igual al aumento inducido por la temperatura en la deformaci n esfuerzo por compresi n de la pieza Las deformaciones inducidas por la temperatura se pueden separar de las deformaciones inducidas por cargas al leer tanto la deformaci n y la temperatura de los deform metros en intervalos frecuentes sobre un periodo de tiempo en el que la carga externa de la actividad de la construcci n se puede asumir como constante De estas lecturas es posible calcular los cambios de temperatura y los cambios correspondientes de deformaci n durante los mismos intervalos de tiempo Cuando estos cambios por deformaci n se trazan contra los cambios correspondientes por temperatura la gr fica resultante muestra una relaci n de l nea recta la pendiente de la cual produce un factor CFemp microesfuerzo grado Este factor emp rico de correc
14. 6 8 113 8 110 8 107 9 105 2 102 5 99 9 97 3 94 9 92 5 90 2 87 9 85 7 83 6 81 6 79 6 77 6 75 8 73 9 72 2 70 4 68 8 67 1 65 5 64 0 62 5 61 1 59 6 58 3 56 8 55 6 Temp 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 22 APENDICE D CORRECCION DE LA TEMPERATURA CUANDO SE USA EN CONCRETO El acero utilizado para la cuerda vibrante tiene un coeficiente t rmico de expansi n CF4 de 12 2 microesfuerzos Por lo tanto el esfuerzo total o real en el concreto corregido para los efectos t rmicos en el medidor se obtiene mediante la siguiente ecuaci n ME _ K B Ecuaci n 0 1 Esfuerzo Total en el Concreto Corregido para los Efectos T rmicos del Medidor En esta ecuaci n Ry Ro B es el esfuerzo aparente y H iota es el esfuerzo real o efectivo e incluye tanto los esfuerzos t rmicos inducidos en el concreto m s los inducidos por los cambios en la carga En un campo libre donde no est n actuando cargas los esfuerzos t rmicos en el concreto se obtienen mediante la siguiente ecuaci n HE To Ecuaci n D 2 Esfuerzos T rmicos en el Concreto La ecuaci n D 2 CF2 representa El coeficiente de expansi n del concreto A menos que se conozca esta cifra asuma un valor nominal de 10 4 microesfuer
15. K 34 73K 32 74K 30 87K 29 13K 27 49K 25 95K 24 51K 23 16K 21 89K 20 70K 19 58K 18 52K 17 53K Ecuaci n C 1 Convertir la Resistencia del Termistor a Temperatura T A B LnR C LnR Y T Temperatura en C LnR Logaritmo Natural de la Resistencia del Termistor A 1 4051 107 coeficientes calculados sobre el intervalo 50 a 150 C Temp Ohms Temp Ohms Temp Ohms Temp Ohms B 2 369 10 4 C 1 019x 107 50 16 60K 49 15 72K 48 14 90K 47 14 12K 46 13 39K 45 12 70K 44 12 05K 43 11 44K 42 10 86K 41 10 31K 40 9796 39 9310 38 8851 37 8417 36 8006 35 7618 34 7252 33 6905 32 6576 31 6265 30 5971 29 5692 28 5427 27 5177 26 4939 25 4714 24 4500 23 4297 22 4105 21 3922 20 3748 19 3583 18 3426 17 3277 16 3135 15 3000 14 2872 13 2750 12 2633 11 2523 10 9 8 27 2417 2317 2221 2130 2042 1959 1880 1805 1733 1664 1598 1535 1475 1418 1363 1310 1260 1212 1167 1123 1081 1040 1002 965 0 929 6 895 8 30 525 4 507 8 490 9 474 7 459 0 444 0 429 5 415 6 402 2 389 3 376 9 364 9 353 4 342 2 331 5 321 2 311 3 301 7 292 4 283 5 274 9 266 6 258 6 250 9 243 4 236 2 229 3 222 6 216 1 209 8 203 8 197 9 192 2 186 8 181 5 176 4 171 4 166 7 162 0 157 6 273 2 70 109 Tabla C 1 Resistencia del Termistor vs Temperatura 153 2 149 0 145 0 141 1 137 2 133 6 130 0 126 5 123 2 119 9 11
16. Una rotaci n de 1 2 vuelta dar un cambio de aproximadamente 600 microesfuerzos El bloque extremo del medidor a menudo tambi n girar por lo que despu s del ajuste se debe regresar el bloque para que se alinien las partes planas Otra vez sostenga el tubo al hacer esto Verifique la lectura Si es correcta aplique un punto de pegamento bloqueador de la rosca para conservar la posici n de la tuerca y la tensi n Para un mayor rango en la tensi n se gira la tuerca en la direcci n opuesta usando la misma t cnicaa de sostener el tubo girar la tuerca y realinear los bloques extremos etc Grab Tube Here Rotate This Nut End Block Hex Nut Spring Figura E 1 Ajuste de la Tensi n Tensi n 67 del rango Compresi n 67 del rango Tabla E 1 Gu a para Configuraciones Iniciales de la Tensi n 24 APENDICE F SEPARACION DE DEFORMACIONES INDUCIDAS POR CARGAS EXTERNAS Y DEFORMACIONES INDUCIDAS POR CAMBIOS DE LA TEMPERATURA Si los extremos de la pieza estructural estuvieran libres para expandirse o contraerse sin restricci n entonces los cambios por deformaci n se llevar an a cabo sin ning n cambio en el esfuerzo Y en estas situaciones el deform metro realmente no mostrar a ning n cambio en la lectura la inversa si los extremos de una pieza estructural de acero o de concreto estuvieran limitados por alg n medio semi r gido entonces cualquier aumento de temperatura en la pieza estructural resultar a en
17. ando de la cuerda y midiendo su frecuencia resonante de vibraci n Al tirar de la cuerda se mide su frecuencia resonante por medio de una bobina electromagn tica colocada junto a la cuerda Las lecturas de la Cuerda Vibrante usadas conjuntamente con el Deform metro proporcionan la excitaci n necesaria para tirar del cable y mostrar el periodo de la vibraci n resultante directamente en unidades de microesfuerzos Este manual contiene instrucciones para la instalaci n instrucciones para la lectura y procedimientos para soluci n de problemas Tambi n se proporciona la teor a del medidor junto con algunas sugerencias para la interpretaci n de datos 2 INSTALACION DEL MEDIDOR 2 1 Pruebas Preliminares Los Deform metros VK 4100 y VK 4150 se proporcionan totalmente sellados y con la tensi n apropiada El VK4100 tiene una bobina electromagn tica desmontable mientras que el VK 4150 contiene una integral Es aconsejable una lectura preliminar y esto se hace conectando los cables de la bobina electromagn tica para el VK 4100 coloque la carcasa del montaje de la bobina en forma invertida y fije el elemento del Deform metro adentro a la consola de lectura observando la lectura desplegada Ver la secci n 3 para mayor informaci n sobre la operaci n y posici n de la lectura Los Deform metros se proveen con la tensi n de la cuerda establecida a medio rango es decir 2500 ustrain 200 lo que da un rango de aproximadamente 1250 microesfu
18. atura a la deformaci n medida cuando se calculan las deformaciones inducidas por la carga Sin embargo esto solamente es real si la cuerda y la estructura de acero subyacente est n a la misma temperatura Si se permite que la luz solar repercuta directamente sobre el medidor esto podr a elevar la temperatura de la cuerda arriba del acero circundante y ocasionar grandes cambios en la deformaci n aparente Por lo tanto siempre proteja los medidores de la luz solar directa cubri ndolos con material aislante como espuma de estireno o fibra de vidrio 3 CABLES Y CONECTORES 3 1 Protecci n contra Da o Mec nico Los cables se deben resguardar adecuadamente para que no exista el peligro de que la cubierta de la bobina se desprenda Modelo VK 4100 o que se rompan los cables Modelo VK 4150 al jalar el cable Los cables se pueden marcar usando tiras de ajuste de acero inoxidable se proporcionan soldadas por punto en su lugar sobre la parte superior del cable Tambi n se pueden usar bandas de sujeci n o bridas para asegurar los cables Se deben proteger los cables de alg n da o accidental al mover el equipo o de voladuras de roca Esto se logra mejor colocando el cable dentro de un conducto flexible y posicionando el conducto en un lugar lo m s seguro posible El conducto se puede conectar por medio de conectores de uni n de conductos a las placas protectoras y a una consola de lectura ver la Figura 10 La consola de lectura cuenta con una
19. bio de la temperatura solamente se cancelar a exactamente por CF4 la deformaci n expansiva y H tota ser a APENDICE G CALCULO DE LAS CARGAS AXIALES Y ESFUERZOS DE FLEXION DE TRES DEFORMIMETROS_A 120 GRADOS EN UN TUBO CIRCULAR Y i E2 E3 X A A A ESE EEE i s X Ei i i Y Deformaci n Axial Promedio 41 2 3 3 Deformaci n por Flexi n alrededor del Eje amp 2 3 1 732 por Flexi n alrededor del Eje E2 3 4 2 25 26 APENDICE H INSTALACION DEL MEDIDOR USANDO ADHESIVO EPOXICO 2 3 Instalaci n de los Deform metros usando adhesivo ep xico Se necesitan las siguientes herramientas para instalar el VK 4100 o VK 4150 en acero usando adhesivo ep xico Ve e Esmeril mec nico o lijadora limas cepillo de alambre lija e Adhesivo de 2 partes de fraguado r pido como Loctite 410 con acelerante e Plantilla de ajuste del deform metro e Compuesto a prueba de agua como Dow Corning RTV 3145 e Amarres para cables y o cinta aislante cantidad seg n se requiera las siguientes instrucciones Prepare la Superficie Siga las instrucciones descritas en la secci n de soldado por puntos Aplique adhesivo ep xico al Medidor Coloque el medidor en la ranura de la plantilla de ajuste Aplique una base ep xica a las leng etas de montaje del deform metro Aplique el activador al acero en los lu
20. ci n se puede aplicar a los datos totales de deformaci n y temperatura para quitar los esfuerzos inducidos por la temperatura dejando solamente los esfuerzos producidos por los cambios en cargas externas es decir Esfuerzos inducidos solamente por carga externa R1 RO B 1 0 CFomp E N tese que el factor de correcci n puede cambiar con el tiempo y con la actividad en la construcci n debido al hecho que la rigidez de la limitaci n puede cambiar Entonces ser a una buena idea repetir el procedimiento anterior para calcular un nuevo factor de correcci n de la temperatura En un campo libre donde no est n actuando cargas y el acero est libre para expandirse o contraerse sin limitaci n entonces R1 RO y las deformaciones t rmicas en el acero se obtienen mediante la siguiente ecuaci n HE hermal T pao To Ecuaci n F 1 Deformaciones T rmicas en Campo Libre En la ecuaci n F 1 CF representa el coeficiente de expansi n del acero 12 2 microesfuerzo C La deformaci n total en la pieza estructural de acero debido tanto a los cambios de deformaciones como a los cambios de temperatura se obtiene mediante la siguiente ecuaci n HE otal R gt R B F T To xCF1 Ecuaci n 2 Deformaci n Total despu s de Compensar los Efectos T rmicos en la Cuerda Donde los extremos de la pieza estructural est n perfectamente restringidos entonces R R B la deformaci n por compresi n inducida por cam
21. e que el pandeo y distorsiones locales que producen flexi n en un medidor no puedan ser detectados por el otro medidor Otra configuraci n de 2 medidores que se ha usado con alg n xito se muestra en la fig 12D 16 ps AXIS XX O AXIS YY Figura 12D Esfuerzo Axial y Momentos de Flexi n alrededor del eje XX solamente Esta configuraci n permite el c lculo de los esfuerzos axiales y el momento de flexi n alrededor del eje mayor XX La desventaja est en la posici n expuesta de los medidores en el exterior de las bridas lo que requerir a un mayor grado de protecci n para los medidores y cables 6 5 Efectos de la Temperatura El coeficiente t rmico de expansi n de la cuerda vibrante de acero es el mismo que para el acero de la estructura a la cual se fija el deform metro por lo que no se requiere una correcci n de la temperatura al esfuerzo medido cuando se calculan los esfuerzos de carga inducidos Sin embargo esto solamente es cierto si el cable y el acero subyacente est n a la misma temperatura Si se permite que la luz solar repercuta directamente en el medidor entonces esto podr a elevar la temperatura del cable por encima del acero circundante y ocasionar grandes cambios en el esfuerzo aparente Por lo tanto siempre proteja los deform metros de la luz solar directa Tambi n evite el manejo excesivo del deform metro antes de tomar las lecturas cero En cualquier caso siempre es buena idea registrar la tem
22. el termistor autom ticamente y desplegar n la temperatura en C La relaci n entre temperatura y resistencia se muestra en la Tabla C 1 del Ap ndice C La temperatura tambi n se puede calcular usando la Ecuaci n C 1 6 INTERPRETACION DE DATOS Las lecturas en el Canal E de la consola de lectura tanto del GK 403 como del GK 404 se despliegan directamente en microesfuerzos con base en la ecuaci n te rica teor a ME 4 062 f 2 107 Donde ue es el microesfuerzo y f es la frecuencia resonante de la cuerda vibrante 6 1 Lecturas Iniciales Todas las lecturas se refieren a una lectura inicial por lo que es importante que esta lectura inicial se tome cuidadosamente Es preferible instalar medidores en piezas de acero que est n inm viles y en una condici n de sin carga es decir antes de su montaje en la estructura De esta manera las lecturas iniciales corresponden a una carga cero De otra manera las lecturas iniciales corresponder n a un nivel de carga desconocido 6 2 Conversi n de las Lecturas a Deformaciones de Esfuerzos En la pr ctica el m todo de sujeci n de la cuerda efectivamente acorta la cuerda vibrante ligeramente ocasionando que registre en exceso el esfuerzo Esto efecto se elimina aplicando un factor de calibraci n por lote B que se proporciona con cada medidor Un factor t pico de calibraci n por lote para el Deform metro Modelo 4000 es 0 943 0 01 Por consiguiente MEaparente R Ro B Ecuaci
23. enas Aleje el equipo de la instalaci n o instale un filtrado electr nico Aseg rese que el cable est conectado a tierra usando un lector port til o almacenador de datos La consola de lectura trabaja con otro medidor Si no la consola de lectura tiene baja la bater a o no est funcionando correctamente El montaje de la bobina trabaja con otro medidor Si no el montaje de la bobina puede estar defectuoso S ntoma El Deform metro no Puede Leer v Est cortado o aplastado el cable Esto se puede verificar con un ohm metro La resistencia nominal entre los dos cables del medidor usualmente el rojo y el negro para el VK 4100 es de 1800 100 para el VK 4150 es de 500 100 Recuerde a adir resistencia al cable cuando verifique los cables trenzados de cobre 22AWG son aproximadamente de 14 70 1000 o 48 50 km multiplique por 2 para ambas direcciones Si la lectura de la resistencia es infinita o muy alta megaohms se puede sospechar que un cable est cortado Si la lectura de la resistencia es muy baja lt 1000 para el VK 4100 lt 250 el VK 4150 es probable un cortocircuito en el cable La f brica cuenta con kits de empalme e instrucciones para reparar cables cortados o en corto Consulte la f brica para informaci n adicional El lector o el almacenador de datos trabaja con otro deform metro Si no es el caso el lector o el almacenador de datos pueden estar funcionando defectuosamente El monta
24. er opciones de blindaje y filtrado disponible para usarse con los Deform metros Modelo VK 410 y Modelo VK 4150 3 3 Protecci n contra Descargas El ctricas Los Deform metros de Cuerda Vibrante VK 4100 y VK 4150 a diferencia de otros numerosos tipos de instrumentaci n disponible de Geokon no cuentan con componentes para protecci n integral contra descargas el ctricas es decir supresores de sobretensi n de plasma o de tensi n transitoria transorbs A continuaci n unas cuantas sugerencias e Si el medidor est conectado a una caja terminal o multiplexores se pueden instalar componentes tales como los supresores de picos de voltaje de plasma descargas disruptivas en la caja de cables multiplexor para suministrar una medida de protecci n transitoria Las cajas terminales y los multiplexores disponibles de Geokon proporcionan lugares para la instalaci n de estos componentes e Geokon cuenta con tableros de pararrayos y compartimentos que se instalan en el punto de salida del cable del instrumento desde la estructura que se est monitoreando El compartimento tiene una parte superior desprendible de manera que en caso que se da e el tablero de protecci n LAB 3 el usuario puede dar servicio a los componentes o reemplazar el tablero Se hace una conexi n entre este compartimento y la conexi n a tierra para facilitar que la corriente moment nea se desv e del Deform metro Ver la Figura 11 Consulte a la f brica para info
25. ermina la calidad del soldado Se requiere aproximadamente una energ a de 20 40 watt segundos para soldar apropiadamente un acero estructural los Deform metros modelo VK 4100 o VK 4150 Usando el material de prueba que se proporciona con los medidores haga una serie de pruebas para determinar la energ a apropiada Despu s realice una prueba de adherencia como se muestra en la siguiente figura Steel Block Test Strip Test Welds Figura 3 Prueba de Adherencia Cuando se est usando la energ a correcta para el soldado la tira de prueba cuando se retira de la superficie de acero con pinzas mostrar una serie de hoyos indicando donde ha quedado la tira soldada en el substrato Si no se usa la energ a suficiente la tira de prueba se jala con facilidad sin que la soldadura de puntos se haya definido Si se usa excesiva energ a en el soldado la tira de prueba se decolorar fundir y ser rechazada del punto Un chispazo es usualmente una indicaci n de suciedad entre la tira de prueba y el substrato o puede ser una indicaci n de fuerza insuficiente en cuyo caso se debe ajustar la fuerza manual Una deformaci n excesiva del rea de soldado requiere una disminuci n de la fuerza aplicada manualmente y o una disminuci n de la energ a del soldado 2 2 3 Soldado de los medidores Realice el soldado por puntos de un extremo del medidor usando el patr n y la secuencia que se muestra en la Fig 4 Figu
26. erzos tanto en la tensi n como en la compresi n que es adecuado para la mayor a de las aplicaciones Ver el Ap ndice E si es necesario ajustar el rango de esfuerzos Pero tome nota Bajo ninguna circunstancia se deber n usar los procedimientos descritos en el Ap ndice E despu s que se ha soldado el Deform metro Si se requiere que el Deform metro lea grandes deformaciones por tracci n entonces configure la lectura entre 1500 y 2000 microesfuerzos si el Deform metro va a leer grandes deformaciones generales configure la lectura inicial entre 2500 y 3000 microesfuerzos Una ligera presi n en los extremos del Deform metro debe hacer que disminuyan las lecturas de los microesfuerzos Jale los extremos del Deform metro para aumentar la lectura desplegada No jale muy fuerte gt 10 Ibs 4 5 kg los extremos del Deform metro o el cable se puede romper Verifique la resistencia entre los cables conductores del Deform metro de cuerda vibrante usualmente los cables rojos y negros La resistencia nominal del montaje de la bobina para el VK 4100 es 1800 100 para el VK 4150 500 100 Recuerde a adir resistencia al cable cuando verifique los conductores trenzados de cobre 22 AWG son aproximadamente de 48 50 km multiplique por 2 para ambas direcciones La resistencia del termistor elemento detector de temperatura tambi n se puede verificar usualmente los cables blancos y verdes Verifique la resistencia con la tabla en el Ap ndice C
27. eto ocasionado por el cambio de carga sobreimpuesto 23 APENDICE E AJUSTE DE LA TENSION DE LA CUERDA DEL MEDIDOR Nota Bajo ninguna circunstancia se deben usar los procedimientos descritos en el Ap ndice E despu s de que se ha soldado el medidor Los medidores se proveen con una lectura inicial de entre 2000 y 2500 microesfuerzos Esto da un rango de 1250 microesfuerzos Este rango es adecuado usualmente para la mayor a de los objetivos y no se debe alterar excepto en circunstancias inusuales Si se conocen las indicaciones para el esfuerzo la tensi n de la cuerda se puede ajustar para un rango mayor ya sea en la compresi n o tensi n Si se requiere que el medidor lea grandes esfuerzos por tensi n entonces configure la lectura entre 1500 y 2000 microesfuerzos si el medidor va a leer grandes esfuerzos por compresi n configure la lectura inicial entre 2500 y 3000 microesfuerzos La Tabla E 1 enumera las lecturas de la tensi n de la cuerda Se usa una mini llave inglesa para girar una tuerca en un tubo roscado La posici n de la tuerca controla la tensi n del resorte E 1 Ajuste del Medidor Coloque el medidor en la carcasa de una bobina tome la lectura y an tela Si es deseable aumentar el rango para la medici n de m s esfuerzos de compresi n se debe apretar el resorte Tome el medidor por el tubo o en el modelo 4150 por el montaje de la bobina y gire la tuerca en el sentido de las manecillas del reloj para apretarla
28. gares cercanos a las leng etas de montaje Presione el medidor firmemente contra la viga y sost ngalo por lo menos 30 segundos o hasta que el adhesivo ep xico haya fraguado Protecci n del Medidor Aplique una capa de compuesto a prueba de agua sobre el rea de las leng etas de montaje Instale la cubierta de la Bobina de Excitaci n para el VK 4100 Antes de que la capa a prueba de agua haya endurecido es necesario instalar la carcasa de la bobina sobre el deform metro No use una cantidad excesiva del compuesto a prueba de agua Mantenga este compuesto lejos del tubo del medidor para que no impida su libertad de movimiento con relaci n a los bloques extremos Si la cubierta de la bobina se va a mantener port til sela ahora para escurrir el exceso del compuesto a prueba de agua para que cuando se fije no evite el asentamiento apropiado de la cubierta de la bobina Si la cubierta de la bobina se va a fijar permanentemente en su lugar col quela sobre el medidor y mire a trav s de la cubierta transparente movi ndola hasta que est libre del medidor En esta posici n use la soladora por puntos para soldar las leng etas sosteniendo la cubierta a la base El rea de la base a la cual est n soldadas las leng etas requerir la preparaci n de la superficie como antes y otra vez las leng etas se deben proteger contra corrosi n Asegure el Cable del Medidor Para el VK 4150 usando el material de placas separadoras que se prop
29. icar los medidores en pares uno en cualquier lado del eje neutral de la parte de la viga en la que est adherido el medidor Tambi n es necesario ubicar los medidores por lo menos a cuatro alturas de la viga distantes de los efectos en los extremos y de cualquier otro objeto que aplique una fuerza a la viga Por esto es preferible la configuraci n de la Figura 12A Tambi n se tiene la ventaja a adida de que los medidores ubicados en el alma como se muestra en la Figura 12A son mucho m s f ciles de proteger Si por motivos econ micos se decide que solamente se van a usar dos deform metros por secci n transversal entonces la configuraci n de la figura 12Ca se usa algunas veces aunque dar los esfuerzos axiales y el momento de flexi n alrededor del eje menor YY solamente Los medidores en la Figura 12Cb dar n alguna medida de la flexi n alrededor de eje mayor XX aunque tambi n se afectar n por la flexi n en el eje YY LL sss AXIS XX AXI YY a Figura 12Ca Recomendada Figura 12Cb Figura 12Ca Medici n del Esfuerzo Axial y Momento de Flexi n alrededor del eje YY solamente Esta configuraci n tiene la ventaja de posicionar los medidores y cables donde son f ciles de proteger De hecho usando la configuraci n 12Ca se puede pasar el cable de un medidor a trav s de un hoyo perforado en el alma para que se puedan proteger los dos cables f cilmente por un solo conducto La configuraci n 12Cb sufre de la posibilidad d
30. iento protector Una vez m s la idea es proteger los puntos soldados del substrato por lo que debe tener cuidado de cubrir completamente las orillas de las leng etas de montaje prestando atenci n especial al punto donde la leng eta se encuentra debajo del tubo del medidor Tenga cuidado de rociar debajo de la cubierta de la bobina en el Modelo 4150 No se preocupa si el primer tambi n cubre el medidor 4 Roc e una capa de pintura sobre las reas con primer Disponible en cualquier tienda de autopartes 2 4 Instalaci n de la cubierta de la Bobina de Excitaci n para el Modelo VK 4100 Retire las reas donde se aplic cinta adhesiva y coloque la cubierta de la bobina de excitaci n sobre el medidor Con ctelo a la consola de lectura y mueva la cubierta hasta que obtenga una lectura estable En esta posici n use la soldadora por puntos para soldar las leng etas que sostienen la cubierta de la bobina a la base Las leng etas y el metal libre de protecci n circundante se deben proteger de la corrosi n como se indic anteriormente 2 5 Instalaci n de la cubierta del medidor Modelo 4150 El modelo VK 4150 se provee con una cubierta de metal semicil ndrica la cual se puede soldar en su lugar sobre el medidor y en la mayor a de los casos ser adecuada Figura 9 Las leng etas deben ser a prueba de agua como se mencion anteriormente Figura 9 Soldadura por puntos en la cubierta protectora 2 6 Protecci n Adicional
31. iento hasta que se asienten las lecturas y no cambien m s de unos cuantos d gitos 2 2 5 Asegure el Cable del Medidor Para el modelo VK 4150 Use el material de la calza que se proporcion suelde por puntos el empalme del cable al conductor principal firmemente a la base de acero Aseg rese de dejar alg n espacio en los conductores principales Use la segunda calza y suelde el cable al acero aproximadamente a 1 25 mm detr s del empalme del conductor principal 2 3 Protecci n Contra Corrosi n Con el medidor ahora instalado es imperativo que los puntos de soldadura se protejan contra la corrosi n El propio medidor no mostrar corrosi n ya que est hecho de acero inoxidable pero la base s especialmente en los puntos de soldadura a menos que se cubran con una capa a prueba de agua El procedimiento recomendado es el siguiente 1 Aplique varias gotas de adhesivo de cianoacrilato en la orilla de todas las leng etas de montaje soldadas El pegamento se introducir en la hendidura entre las leng etas de montaje y la base y suministrar la primera l nea de defensa 2 Cubra con cinta adhesiva las reas donde se requiere que las soldaduras sostengan la cubierta de la bobina de excitaci n del Modelo 4100 o la placa de protecci n del Modelo 4150 3 Roc e una capa de Primer Auto Adherente disponible en cualquier tienda de autopartes sobre las reas de las leng etas de montaje y sobre las reas de metal sin revestim
32. je de la bobina trabaja con otro medidor Si no es el caso el montaje de la bobina puede estar defectuoso APENDICE A ESPECIFICACIONES Modelo VK 4100 VK 4150 Rango nominal 2500 Resoluci n 0 1 Exactitud de Calibraci n 0 1 FS Exactitud del Sistema 2 0 FS Estabilidad 0 1 FS yr Linealidad 2 0 FSR Coeficiente T rmico 12 2 Rango de Frecuencia 1400 3500 Hz Dimensiones medidor Largo x Di metro 2 250 x 0 250 57 2 x 6 4 mm Dimensiones bobina 3 000 x 0 875 x 0 500 0 750 x 0 250 di metro LxAxA 19 1 x 6 4 mm di metro 76 2 x 22 2 x 12 7 mm Resistencia de la Bobina 180 Q 50 Q Rango de Temperatura 20 80 C Notas 1 Depende de la consola la cifra pertenece a la Consola de Lectura GK 403 2 La exactitud del sistema toma en consideraci n hist resis no linealidad mala alineaci n variaciones en el factor del lote y otros aspectos del programa de medici n real Se puede lograr la exactitud del sistema al 1 FS mediante la calibraci n individual de cada deform metro A 2 Termistor ver Ap ndice C tambi n Rango 80 150 Exactitud 0 5 C APENDICE TEORIA DEL FUNCIONAMIENTO Una cuerda vibrante fijada a la superficie de un cuerpo deformante se deformar de igual manera Las deformaciones alteran la tensi n de la cuerda y por lo tanto su frecuencia natural de vibraci n
33. la trasera del extremo del bloque Use la punta de la sonda de la soldadora por puntos para presionar con fuerza el ngulo en la calza del collar n en la esquina entre el extremo del bloque y la base de la leng eta A continuaci n suelde el extremo peque o de la calza en forma de L en la leng eta usando tres soldaduras todas tan cerca como sea posible de la esquina Ahora a ada otras tres soldaduras en la orilla exterior de la calza Shim l Shim Welder Probe Figura 7 Soldado de la calza de ajuste del collar n en su lugar Ahora flexione la calza sobre el extremo del bloque y presi nelo en la esquina en el otro lado del extremo del bloque S ldelo en la esquina como antes usando un total de seis soldaduras Despu s suelde la calza al extremo del bloque usando tres soldaduras a lo largo del punto m s alto en el extremo del bloque Figura 8 Terminaci n de la Calza de Ajuste del Collar n Repita el proceso en el otro extremo del bloque Cuando se han soldado ambos extremos de esta manera tome un destornillador peque o y de un golpe ligero en ambos extremos de los bloques con el mango en los puntos sobre las bridas solamente El objeto de dar este ligero golpe es disipar cualquier deformaci n local inducida por el procedimiento del soldado Despu s de dar cuatro o cinco golpes ligeros en cada extremo del bloque vuelva a leer el medidor Contin e este procedim
34. lexi n En el caso de una estructura de acero un deform metro mide el esfuerzo en un punto en la superficie y esto ser a suficiente si se pudiera garantizar que no estaba ocurriendo una flexi n en la pieza En la pr ctica esto solamente ocurrir cerca del centro de piezas largas y esbeltas sometidas puramente a cargas de tensi n En alg n otro lugar los momentos de flexi n son la regla m s que la excepci n y habr un eje neutral sobre el cual suceda la flexi n Si los efectos de flexi n se van a tomar en cuenta entonces se requiere m s de un deform metro en cada secci n transversal de la pieza estructural y para un an lisis completo se requieren por lo menos tres deform metros y a menudo m s En un puntal de tubo circular tres medidores espaciados a 120 ser an suficientes alrededor de la periferia del puntal cuatro ser an preferibles Ver el Ap ndice G para un an lisis En un pilote H o viga se requerir an por lo menos cuatro deform metros y en un tablestacado se requerir a dos medidores consecutivos en cualquier lado del pilote Cuando una pieza est sujeta a flexi n y solamente la superficie frontal es accesible por ejemplo el blindaje de acero de una galer a o el exterior de tablestacados se pueden medir los momentos de flexi n instalando dos deform metros de cuerda vibrante a diferentes distancias del eje neutral Considere el ejemplo de una viga que se muestra en la Figura 12A Cuatro deform met
35. n 5 C lculo de Esfuerzos Aparentes donde Ro es la lectura inicial en el Canal C y es una lectura posterior Nota cuando R Ro es positiva el esfuerzo es de tensi n 6 3 Conversi n de Deformaciones a Esfuerzos 13 Considerando que los deform metros miden el esfuerzo o deformaci n de la estructura el dise ador est m s interesado en las cargas estructurales o esfuerzos Esto requiere una conversi n de las deformaciones medidas a esfuerzos calculados Los esfuerzos se calculan multiplicando el esfuerzo medido por el M dulo de Young para el acero el cual var a entre 190 a 206 Gpa 28 a 30 x 10 psi Las cargas se calculan multiplicando el esfuerzo por el rea transversal de la pieza de acero Los cambios en las deformaciones con el tiempo se calculan de las lecturas tomadas en varios momentos y por comparaci n con algunas lecturas iniciales tomadas en el tiempo cero Esta lectura inicial se toma mejor cuando la pieza estructural no se encuentra bajo carga es decir los medidores se deben montar mientras que la pieza est todav a en el taller en el almac n Las temperaturas se deben registrar al momento de cada lectura junto con las notas al respecto de la actividad de construcci n que se est realizando Estos datos pudieran proveer razones l gicas para los cambios observados en las lecturas Para los factores de correcci n de la temperatura cuando se usan en concreto ver el Ap ndice D 6 4 Efectos de F
36. n equivocada mal uso u otras condiciones operativas fuera del control de Geokon No est n garantizados los componentes que se desgasten o se da en por mal uso Esto incluye fusibles y bater as Geokon manufactura instrumentos cient ficos cuyo uso inapropiado es potencialmente peligroso Los instrumentos deber n ser instalados y usados solamente por personal calificado No se ofrecen otras garant as aparte de las declaradas No hay otras garant as expresas o impl citas incluyendo a manera enunciativa pero no limitativa las garant as impl citas de comerciabilidad e idoneidad para un prop sito particular Geokon Inc no es responsable por da os o p rdidas ocasionadas a otros equipos ya sean directos indirectos incidentales especiales o consecuenciales que el comprador pueda sufrir como resultado de la instalaci n o uso del producto El nico recurso del comprador por cualquier incumplimiento de este convenio por parte de Geokon Inc o por cualquier violaci n de cualquier garant a por parte de Geokon Inc no exceder el precio de compra pagado por el comprador a Geokon Inc por la unidad o unidades o del equipo afectado directamente por dicha violaci n Bajo ninguna circunstancia Geokon reembolsar al reclamante las p rdidas incurridas al retirar y o reinstalar el equipo Se han tomado todas las precauciones en cuanto a exactitud en la preparaci n de manuales y o software sin embargo Geokon Inc no asume responsabilidad algu
37. n pinzas de conexi n N tese que los colores de las pinzas de conexi n son rojo negro verde blanco y azul Los colores representan el cable positivo del deform metro de cuerda vibrante rojo el cable negativo del deform metro de cuerda vibrante negro el cable positivo del termistor verde el cable negativo del termistor blanco y el cable de toma a tierra del transductor azul Las pinzas se deben conectar a los colores respectivos de los cables desde el cable del Deform metro de cuerda vibrante Use el bot n POS Posici n para seleccionar la posici n E y el bot n MODE para seleccionar pE micro esfuerzos Se pueden seleccionar otras funciones que se describen en el Manual GK 404 El GK 404 continuar tomando medidas y desplegar las lecturas hasta que se oprima el bot n OFF o si est habilitado cuando el temporizador Power Off apague el GK 404 El GK 404 monitorea continuamente el estado de las 2 bater as AA de 1 5V y cuando su voltaje combinado baje a 2V se despliega el mensaje Bater as Bajas en la pantalla En este punto se debe instalar un juego nuevo de bater as AA de 1 5V 5 MEDICION DE TEMPERATURAS Todos los Deform metros de cuerda vibrante est n equipados con un termistor para leer la temperatura El termistor da una salida de resistencia variable en lo que la temperatura cambia Usualmente los cables blanco y verde est n conectados al termistor interno Las consolas de lectura GK 403 y GK 404 leer n
38. na por omisiones o errores que puedan aparecer ni asume responsabilidad alguna por da os o p rdidas que resulten del uso de los productos de acuerdo con la informaci n contenida en el manual o software INDICE P gina 1 INTRODUCCI N 2 it 1 2 INSTALACION DEL MEDIDOR 2 21 PRUEBAS PRELIMINARES cocoa is 2 2 2 INSTALACION DE DEFORMIMETROS CON SOLDADURA ELECTRICA CON SOLDADURA 2 DE PUNTOS 2 21 Preparaci n de la superficie 3 2 2 2 Tiras para Prueba de Soldadura El ctrica con PUNTOS 3 2 2 3 Soldadura El ctrica por Puntos de los Medidores 3 2 2 4 Instalaci n de Calza de Ajuste para el Collar n 5 2 2 5 Aseguramiento del Cable del Medidor Para el VK 4150 6 2 3 PROTECCCION CONTRA CORROSION CO aa saa 6 2 4 INSTALACION DE LA CUBIERTA DE LA BOBINA DE EXCITACI N PARA EL VK 4100 6 2 5 INSTALACION DE LA CUBIERTA DEL MODELO 4150 7 2 6 PROTECCION ADICIONAL DEL MEDIDOR Y 7 2 6 1 Protecci n adicional contra da o mec nico 7 2 6 2 Protecci
39. orcionaron aplique soldadura por puntos al empalme del cable al conductor principal firmemente al acero Aseg rese de dejar alg n espacio en los conductores principales Usando el segundo material de placas separadoras aplique soldadura por puntos el cable al acero aproximadamente 1 25 mm detr s del empalme del conductor principal Para el VK 4100 o VK 4150 use amarres o cinta aislante para asegurar el cable del medidor a la pieza de acero Verifique la Lectura del Medidor Conecte una consola lectora port til secci n 3 y verifique que el medidor est leyendo en la lectura deseada Siga las instrucciones en la secci n de Soluci n de Problemas si el medidor no lee Aplique soldadura por puntos a la placa protectora del VK 4150 usando las tiras especiales del material de las placas separadoras que se proporcionaron Suelde por puntos las tiras al tubo con hendidura primero y despu s a la pieza de acero
40. para el Medidor y el Conductor Principal La cubierta de la bobina para el modelo VK 4100 proporciona una medida de protecci n para el deform metro y en la mayor a de los casos puede ser adecuada En entornos extremos y o donde se requiere un rendimiento a largo plazo el medidor y los conductores principales pueden requerir protecci n adicional contra la corrosi n y da o mec nico 2 6 1 Protecci n adicional contra da o mec nico Los medidores se pueden proteger adicionalmente con cubiertas protectoras fabricadas de fierro en ngulo m nimo de 2 Y pulgadas o fierro U 4 1 1 2 pulgadas atornilladas sobre la parte superior del medidor En la Figura 10 se muestra un sistema t pico para el modelo 4100 Se pueden soldar los v stagos directamente en la superficie usando un soldador autom tico o los pernos con cabeza hexagonal se pueden soldar con arco con la cabeza hacia abajo En este ltimo caso la f brica cuenta con una plantilla especial para el soldado de los pernos para lograr el espaciado correcto Las placas protectoras se ajustan sobre estos pernos y para sostenerlos en su lugar se aprietan las tuercas No se deben colocar los pernos a 6 pulgadas del deform metro y no se debe usar fuerza excesiva cuando se aprietan las tuercas que retienen la cubierta ya que esto distorsionar a la superficie de acero subyacente y dar a origen a lecturas falsas Tambi n evite soldar en cualquier lugar cerca del medidor ya que e
41. peratura cada vez que se toma una lectura para que se puedan evaluar las cargas y esfuerzos ocasionados nicamente por cambios en la temperatura Ver tambi n el Ap ndice D y F Para facilitar la medici n de la temperatura cada deform metro tiene un termistor encapsulado junto con la bobina de encendido El termistor se lee en los conductores verde y blanco usando un ohm metro o la Consola de Lectura Modelo GK 301 Si se usa un ohm metro la relaci n entre resistencia ohms y temperatura se muestra en el Ap ndice C Si los deform metros est n unidos a concreto ver el Ap ndice D 6 6 Efectos de la Soladura La soldadura de arco cerca de los deform metros puede originar mayores esfuerzos en la estructura de acero Por lo tanto soldar los pernos en pilotes verticales para soportar el revestimiento t rmico o malla de refuerzo de concreto lanzado puede ocasionar grandes cambios en las deformaciones al soldar las cubiertas protectoras o canales de protecci n etc sobre los deform metros y cables Siempre tome las lecturas antes y despu s de cualquier soldadura de arco sobre la estructura de acero para que se puedan aplicar las correcciones a cualquier cambio aparente de deformaci n 6 7 Efectos en los Extremos Si se van a evitar los efectos en los extremos entonces los deform metros se deben colocar lejos de los extremos de los puntales donde se puedan ver influenciados por distorsiones localizadas de las abrazaderas y pernos Para
42. ra 4 Secuencia del Soldado por Puntos Filas Exteriores Si va a soldar el modelo VK 4150 comience con el extremo donde sale el cable Mueva cuidadosamente los conductores para que no estorben Comience en medio de la fila trasera de puntos marcados en la leng eta de montaje complete la fila trasera trabajando en una direcci n lejos del centro Coloque un punto de soldadura en cada uno de los puntos marcados en los lados del bloque A continuaci n a ada otra fila de puntos de soldadura en ambos lados del bloque lo m s cerca posible y entre las soldaduras de las filas anteriores como se muestra en la siguiente figura o e o o o Figura 5 Secuencia del Soldado por Puntos Filas interiores Cuando se hayan soldado todos los puntos en la brida proceda a soldar el otro extremo como sigue Coloque la herramienta de alineaci n sobre los dos extremos del medidor como se muestra en la figura 6 siguiente Esto le asegurar que los dos extremos del medidor est n en l nea recta Con la plantilla en su lugar aplique la soldadura en un punto preliminar en el centro de la segunda leng eta pero fuera de la fila trasera y cerca de la orilla de la leng eta Cuando se haya soldado este punto conecte el medidor a la consola de lectura y verifique la lectura Si la lectura se encuentra dentro del rango aceptable proceda a aplicar dos puntos de soldadura
43. resonancia La relaci n entre frecuencia periodo y deformaci n esfuerzo se describe como sigue 1 La frecuencia fundamental frecuencia resonante de vibraci n de una cuerda est relacionada a su tensi n longitud y masa mediante la ecuaci n 1 F 2L m Donde L es la longitud de la cuerda en pulgadas F es la tensi n de la cuerda en libras m es la masa de la cuerda por longitud unitaria libras seg 2 pulg 2 N tese que W m Lyg Donde W es el peso de Ly pulgadas de la cuerda libras g es la aceleraci n de gravedad 386 pulg seg 3 y W paL Donde p es la densidad del material de la cuerda 0 283 Ib in 3 a es el rea transversal de la cuerda pulg 1 La combinaci n de las ecuaciones 1 2 and 3 da como resultado 1 Fg 2L Y pa w f 5 N tese que la tensi n F se puede expresar en t rminos de esfuerzo por ej 8 Ea Donde gw es el esfuerzo de la cuerda pulg pulg E es el M dulo de Young de la cuerda 30 x 106 Psi 20 6 La combinaci n de las ecuaciones 4 y 5 da como resultado 1 E e 2L p 7 Sustituyendo los valores dados de E g y p resulta en 101142 f VEs L w 8 En el canal A el cual despliega el periodo de vibraci n T multiplicado por un factor de 108 10 p f 9 La combinaci n de las ecuaciones 7 y 8 da como resultado IL w 10 La ecuaci n 9 ahora se debe expresar en t rminos
44. rmaci n adicional sobre estos esquemas de protecci n contra descargas el ctricas Steel Beam _ Terminal Box Multiplexer VSM 4000 Instrument Cable usually buried LAB 3 Enclosure LAB 3 Board N Surface N r 2 I Je Figura 11 Esquema de Protecci n contra Rayos e Los supresores de picos de voltaje de plasma se pueden embeber en una resina epoxi en el cable del medidor cerca del sensor Una tira de puesta a tierra conectar a el supresor de picos de voltaje a tierra ya sea una estaca o a la propia estructura de acero 4 TOMA DE LECTURAS Las siguientes tres secciones describen c mo tomar las lecturas usando cualquiera de las consolas disponibles de Geokon Modelo VK 4100 VK 4150 Posici n de la Consola de E E Lectura Unidades de Despliegue microesfuerzo ue microesfuerzo ue 2500 pe Lectura M xima Tabla 1 Posiciones de Lecturas del Deform metro Nota Cuando se tome la lectura del Modelo VK 4150 sta puede continuar cambiando ligeramente debido a un efecto de calentamiento de la bobina Registre la lectura en los pocos primeros segundos 4 1 Operaci n de la Consola de Lectura GK 403 La consola de lectura GK 403 puede almacenar lecturas y tambi n aplicar los factores de calibraci n para convertir las lecturas a unidades de ingenier a Consulte el Manual de Instrucciones GK 403 para informaci n adicional sobre el Modo G
45. ros 1 2 3 y 4 est n soldados en dos pares uno tras otro en el alma central Los medidores se encuentran a una altura d arriba del alma eje y separados a una distancia 2 La viga tiene un pat n ancho 2b y un alma ancho 2a El esfuerzo axial se da promediando la lectura de todos los deform metros y multiplic ndola por el m dulo e E E O axial 4 Ecuaci n 3 C lculo del Esfuerzo Axial 14 El esfuerzo debido a la flexi n se calcula viendo la diferencia entre los pares de deform metros montados en lados opuestos del eje neutro Por lo tanto el esfuerzo m ximo debido a la flexi n alrededor del eje yy se obtiene como sigue O x2xE Ecuaci n 4 Esfuerzo debido a la flexi n en el Eje yy El esfuerzo m ximo debido a la flexi n alrededor de eje xx se obtiene como sigue _ e e 4 Ecuaci n 5 Esfuerzo debido a la flexi n en el Eje o O axial Oy maximum Ecuaci n 6 Esfuerzo M ximo En todos los c lculos anteriores ponga atenci n estricta al signo del cambio del esfuerzo Un cambio positivo es de tensi n y un cambio negativo es de compresi n N tese que el esfuerzo total en cualquier punto en la secci n transversal es la suma algebraica de los esfuerzos de flexi n y el esfuerzo axial Se observar que los esfuerzos en las esquinas exteriores del pat n pueden ser mayores que los esfuerzos medidos en el alma y
46. sto ocasionar a grandes distorsiones locales del metal D 2 ES OD Y N D eS wm E N A pe Beam 21 533 mm Descripci n Fabricante Deform metro VK 4100 debajo de la bobina Geokon Cubierta de Acero en U LxWxH Geokon 21x4x1 1 2 533 x 101 x37mm 2 Perno gt 13 x 3 Sami 5 Bobina de Excitaci n del Deform metro Geokon Cables 4 conductores blindados con forro Geokon 2 187V3 de PVC Conector de Conductores T amp B 5231 6 Conductor Flexible SealTite 1 2 3 4 5 Figura 10 Placa Protectora de Fierro en U 2 6 2 Protecci n adicional contra corrosi n En entornos severos y para una protecci n a largo plazo el espacio entre la carcasa de la bobina y el Deform metro Modelo 4100 y el espacio entre la placa protectora y el Deform metro Modelo 4150 se pueden llenar con una grasa espesa por ej grasa para ejes Para mayor protecci n se puede cubrir todo el montaje el Deform metro la carcasa de la bobina o placa protectora con una capa de mastique aislante por ej Plymouth 10 Plyseal que viene en un rollo de 3 2 x 1 8 x 10 Disponible de Geokon 2 6 3 Protecci n contra Luz Solar El coeficiente t rmico de expansi n de la cuerda vibrante de acero es el mismo que el del acero de la estructura a la cual est fijado el medidor y como resultado no se requiere correcci n de la temper
47. tapa con junta met lica que se puede retirar para leer los medidores De esta manera los extremos de los cables principales y o clavijas se mantienen limpios y secos Una caja de cables del tipo de interruptor manual Modelo 4911 16VTS se puede incorporar si se van a leer muchos deform metros en el mismo lugar el panel frontal tiene conectores integrados o postes para conectarse al cable de conexi n de la consola de lectura y un interruptor o interruptores manuales giratorios para hacer la conexi n r pidamente a los varios medidores Se pueden empalmar los cables para alargarlos sin afectar las lecturas del medidor Procure siempre que el empalme sea completamente a prueba de agua de preferencia usando un kit de empalme a base de pasta ep xica como el ScotchcastTM modelo 82 A1 Estos kits est n disponibles de Geokon 3 2 Protecci n contra Ruido El ctrico Se debe tener cuidado al instalar los cables del instrumento los cuales deber n mantenerse lo m s lejos posible de fuentes de interferencia el ctrica tales como l neas suministro de energ a generadores motores transformadores soldadoras de arco el ctrico etc Los cables nunca se deben enterrar o correr con l neas de suministro de CA Los cables del instrumento captar n el ruido de 50 o 60 Hz u otra frecuencia del cable de suministro de energ a y esto probablemente ocasionar un problema para obtener una lectura estable P ngase en contacto con la f brica para obten
48. zos C Por lo tanto para calcular el esfuerzo en el concreto debido a cambios en la carga solamente ME ad HEactuai ME mermal R JB T x Ecuaci n D 3 C lculo del Esfuerzo debido a Cambio en la Carga Observe el siguiente ejemplo donde B 0 91 Ro 3000 microesfuerzo Ty 20 C 2900 microesfuerzo T 30 H apparenti 7 2900 3000 x 0 91 9 compressive ME 2900 3000 x 0 91 30 20 12 2 3 tensile ME som 30 20 10 4 104 tensile HE 2900 3000 x0 91 30 20 x 12 2 10 4 73 compressiv Explicaci n El esfuerzo aparente por compresi n indicado por la consola de lectura despu s de la aplicaci n del factor por lote B es R Ro x B 91 microesfuerzos pero si el esfuerzo en el concreto no hubiere cambiado la cuerda vibrante de acero se hubiera expandido y aflojado en el equivalente de 30 20 x 12 2 122 microesfuerzos por lo que el concreto se debe realmente haber expandido en 31 microesfuerzos para explicar el esfuerzo aparente observado Sin embargo el propio concreto se hubiera expandido en 30 20 x 10 4 104 microesfuerzos a cuenta del aumento de la temperatura por lo que el factor que no alcanz este valor debe significar que ha habido un aumento superimpuesto de esfuerzo por compresi n igual a 104 31 82 microesfuerzos y esto multiplicado por el M dulo de Young dar a el esfuerzo real en el concr
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