Several types non-destructive testing are used to diagnose the safe condition of stay cables in bridges9, such as ultrasonic testing, the magnetic flux leakage detection technique10, or X-rays.Embora eficazes, essas técnicas são mais adequadas para a avaliação de estadias fora de serviço.
On the one hand, various devices have been developed for the direct measurement of strain in bridge cables, such as load cells9,10,11,12,13,14,15, optical fibre Bragg grating sensors16, or elastomagnetic strain sensors17,18.
Esses sensores são capazes, graças às suas tecnologias específicas, para determinar com precisão o estresse experimentado pelo cabo e, quando conectado a um sistema de monitoramento estrutural (SMS), é possível criar um registro histórico de longo prazo de tensões a cabo tambémquanto ao acesso desses dados em tempo real de qualquer local remoto.
Por outro. This method is based on the relationship between cable stress and its vibration frequency, which can be correctly identified from the recording of accelerations during free vibration of suspension cables19,20,21,22,23,24. The application of this method requires the use of spectral decomposition techniques that allow for a real-time determination of the stresses in the suspension cables in bridges by identifying the vibration frequencies during a free vibration regime25,26,27,28,29,30,31.
There are many types of sensors for each of the measurement techniques32,33,34,35.
Sensores eletrônicos e micro-eletromecânicos (MEMS)
Os sensores eletrônicos transformam a medição (parâmetro a ser medido) em uma mudança na tensão, corrente, resistência, capacitância ou indutância.Os sensores elétricos vêm em muitas variedades e geralmente são muito simples de interagir com qualquer sistema de dados. Examples include potentiometer displacement sensors, resistive strain-gauges, load cells, MEMS36 tiltmeters and piezoelectric sensors.Os sensores elétricos geralmente são relativamente baratos, mas podem estar sujeitos a deriva e podem ser afetados ou danificados por distúrbios eletromagnéticos, como linhas de energia.
Fio vibratório
Vibrating Wire (VW) sensors37 transform the measuring into a chance in the vibration frequency of a wire.No caso do sensor de deformação VW, uma alteração na tensão resulta em uma mudança na tensão de um fio de aço, enquanto no caso de vw piezômetros a deformação de uma membrana devido a uma mudança na pressão da água também induz uma mudança na tensãodo fio do sensor.Depois que o fio é excitado por um eletroímã, é possível medir com precisão sua frequência de vibração.As medições de frequência são muito precisas e estáveis, e é por isso que esses sensores se tornaram um padrão para medição precisa de longo prazo em monitoramento geotécnico e estrutural.
Sensores de fibra óptica
From many points of view, optical fibre sensors38 are the ideal transducers for structural health monitoring.Esses sensores transformam as quantidades a serem medidas em uma mudança na característica de propagação da luz que viaja através da fibra óptica.Sendo duráveis, estáveis e insensíveis a distúrbios externos, eles são particularmente úteis para a avaliação de saúde a longo prazo de estruturas civis e geoestruturas.Existem muitas tecnologias diferentes de sensores de fibra óptica, incluindo grades de fibra Bragg, interferômetro SOFO, interferômetro Fabry Perot e distribui sensores Brillouin e Raman, e oferecem uma ampla gama de performances e adequação para diferentes aplicações.
In the early 1990s, fibre optic sensors made a major entry into the sensor industry and now have an established presence in the structural sensing industry39.
Detecção distribuída
Distributed fibre sensors40,41 represent a paradigm shift in terms of monitoring and sensing.Os sensores distribuídos são capazes de detectar em qualquer ponto ao longo de uma única fibra óptica de telecomunicações padrão, que permite discriminar diferentes posições do parâmetro medido ao longo da fibra, transferindo tensão e temperatura da estrutura para a fibra.
Distributed sensors are specially recommended42 for detecting and discriminating events at any point within a structure.
Óptico/radar/laser
These techniques are particularly useful for monitoring the global movements of structures43.Eles incluem métodos tradicionais de geodesia, estações totais com ou sem prismas alvo instalados na estrutura, medidores de distância a laser e perfilômetros a laser, além de radares terrestres (incluindo radar de abertura sintética).Essas técnicas podem ser processadas, por exemplo, para medir a deformação de uma ponte, o movimento de uma torre, a progressão de um deslizamento de terra ou a deflexão de uma barragem.
Técnicas baseadas em imagem
Olaszek44 developed a method that incorporated the photogrammetric principle with computer vision technique to investigate slow dynamic characteristics of bridges.
Patsias and Staszewski45 and Yoshida et al.46 started the use of videogrammetric techniques to measure mode shapes of a beam and to capture the 3D dynamic behavior of different structures.Chung et al.47 used digital image techniques for identifying nonlinear characteristics in more complex structural systems. Chang and Ji48 developed a two-camera videogrammetric technique for measuring a 3D structural vibration response at laboratory level. In49, Ji and Chang proposed a novel nontarget technique based on image analysis using one digital camera for cable vibration measurement but, again, it is a proof-of-concept.
Essas técnicas, embora promissoras e a maioria verificadas em nível de laboratório ou em condições controladas, não parecem fornecer informações dinâmicas completas, apenas uma parte da vibração livre.Portanto, a aplicação durante a construção deve aguardar um nível mais avançado de desenvolvimento.
