Protótipo de sistema de monitoramento remoto de tensões e deformações utilizando strain gauges

Abstract

Fazer a previsão dos impactos que ocorrem em estruturas é um trabalho difícil devido à complexidade das reais interações entre a estrutura e o meio ambiente. Neste contexto, o monitoramento de estruturas é de extrema importância para a Engenharia Civil, auxiliando na prevenção de deformações excessivas e até mesmo no colapso de estruturas. As formas de monitoramento estão se tornando cada vez mais modernas e automatizadas, no entanto, os sistemas encontrados no mercado contam com equipamentos de aquisição de dados de alto custo. Diante disso, este trabalho objetiva desenvolver um protótipo de sistema de monitoramento estrutural remoto através do microprocessador Arduino. A plataforma permite conexão com diversos tipos de sensores, os quais têm sido amplamente utilizados no monitoramento em geral. De forma específica, foi utilizado um strain gauge para medir a deformação de uma chapa metálica. Os dados coletados foram tratados e monitorados pelo aplicativo Safe Structure, desenvolvido pelos autores, que disponibiliza os resultados de tensão e deformação em uma interface remota. A eficácia do sistema foi validada através da Teoria da Elasticidade Linear em comparação com modelagens realizadas no software ANSYS. A análise entre os métodos não apresentou erro maior do que 6%, resultado satisfatório dentro da percepção que se foi construída na faculdade de engenharia.

Predicting the impacts that occur on strutures is a difficult job due the complexity of the real interactions between the struture and the environment. In this context, the monitoring of strutures is extremely important for Civil Engineering, assisting in the prevention of excessive deformations and even in the collapse of strutures. The forms of monitoring are becoming increasingly modern and automated, however, the systems found in the market rely on high-cost data acquisition equipment. Therefore, this work aims to develop a prototype of remote structural monitoring system through the Arduino microprocessor. The plataform allows connection with various types of sensors, which have been widely used in monitoring in general. Specifically, a strain gauge was used to measure the deformation of a sheet metal. The collected data were treated and monitored by the Safe Structure application, developed by the authors, which provides the results of strees and strain in a remote interface. The effectiveness of the system was validated through the Linear Elasticity Theory compared to modeling performed in the ANSYS software. The analysis between the methods showed any error greater than 6%, a satisfactory result within the perception that was constructed in the engineering university.