This paper proposes a new fiber optic sensor based on Regenerated Fiber Bragg Gratings specially designed to be embedded in concrete structures to monitor temperatures during fire events. A practical test was carried out on a 5.8m long beam subjected to the ISO-834 fire curve for 77 minutes under the typical loads borne by beams in conventional structures. Nine optical sensors were installed at the mid-span section of the beam and were submitted directly to flames and high temperature gradients (of the order of 200ºC/min) that make them measure maximum temperatures of 953º C. The temperatures recorded by the new sensors were compared with those obtained from electrical sensors (thermocouples) and a numerical model, with which they showed a good fit, except in those places in which concrete spalling caused distortions in the results and/or failure of the sensors. The paper thus demonstrates the viability of optical technologies in monitoring reinforced concrete during fires and analyzes sensor behavior to point out areas in which additional research is required.
Strain is a key parameter in laboratory and bridge load testing. The selection of a strain sensor depends on several factors, including the aim of the test and the specimen material. The application of the right sensor is vital to obtain accurate readings, especially in the case of heterogeneous materials such as concrete. This paper focuses on long‐gage and point fiber Bragg grating‐based strain sensors and their possible applications on concrete elements. First, strain sensors are described, after which long‐gage and point fiber Bragg grating strain sensors are compared in a concrete specimen test, a concrete column test and static and dynamic load tests on a concrete railway bridge. Results show that although it is advisable to use long‐gage sensors when monitoring heterogeneous materials, there are some particular cases were both sensors type can provide accurate strain measurements.
Definición de las pautas y condiciones de monitorización, encapsulado y fijación de sensores de fibra óptica para la medida de deformación y temperatura en estructuras BENJAMÍN TORRES GÓRRIZ TESIS DOCTORAL Autor:Benjamín Torres Górriz. Dirigida por:Dr. Pedro A. Calderón García.Dr. Ignacio Payá Zaforteza. AGRADECIMIENTOSA título personal me gustaría dejar constancia de mi gratitud a los directores de esta Tesis Doctoral, gracias a los que he podido formar parte de un grupo de investigación que destaca no sólo por su capacidad investigadora, sino por su calidad humana. Por un lado quiero agradecer al Dr. Pedro A. Calderón García su interés en el desarrollo de esta Tesis Doctoral. Pero sobre todo quiero darle las gracias por ser mi amigo, por preocuparse por mí, por mi formación y por su maravillosa personalidad. Por otro lado, Dr. Ignacio Javier Payá Zaforteza, quien me ha enseñado a trabajar con rigurosidad, con humildad y con seriedad, motivo por el que le estoy muy agradecido. Pero si de algo le estoy verdaderamente agradecido es por brindarme su amistad a lo largo de estos años.Siguiendo con nombres propios me gustaría dejar patente la satisfacción y el honor de haber trabajado estrechamente con personas de tan alto nivel científico y a la vez humano como el Dr. Salvador Sales Maicas, Antonio Bueno Martínez, David Barrera y otros tantos del Instituto de Telecomunicaciones y Aplicaciones Multimedia (iTEAM). Gracias por su paciencia, ayudas desinteresadas y explicaciones sobre el manejo de los equipos ópticos.Quiero manifestar mi agradecimiento al Dr. Daniele Zonta y a su equipo investigador de la Università degli Studi di Trento (Italia): Paolo Esposito, Davide Trapani, Marco Molignoni, Giuseppe Abbiati, Emiliano Debiasi, Anilo Ku. Durante mi estancia de 4 meses en Italia han sido mi grupo de investigación, mis amigos y mis referentes.También quiero agradecer a mis compañeros del grupo de investigación sin el cual hubiese sido imposible desarrollar este trabajo: Juan José Moragues, Jose Miguel, Teresa, Joaquín, Julio y muy especialmente a Isabel y Yezid por ser compañeros en todos los sentidos que implica esta palabra.No sería justo olvidarme de algunas personas con las que he compartido momentos, vivencias y situaciones que ya han quedado grabadas en mi memoria: Lucho, Erich, Andrés Caro, Samu, Andrés Núñez y muy especialmente Andreíta, Isabel y Yezid por compartir alegrías y penas, por saber escucharme cuando necesitaba hablar y por saber hablar cuando necesitaba oír.Tengo que agradecer profundamente el apoyo de todos mis amigos de la Comissió Taurina Dona´t Aire Meliana quienes han sido una válvula de escape durante estos años de trabajo.Mis más sinceras gracias a mi familia que siempre han estado a mi lado en todo momento. Especialmente quiero agradecer a mi mujer Maria José, simplemente por todo: por ser, por estar y por existir. A mis padres, Benjamín y Cloti, por ser los mejores padres del mundo, por sus enseñanzas y sabios consejos que me han formado hasta el día de hoy y a quienes les debo cuanto soy...
<p> Recent events such as the fires on St. Gotthard (2001), the Twin Towers in New York (2001) and the Windsor Building in Madrid (2005) show the importance and the necessity of a monitoring strategy for fire vulnerable structures. Through this strategy, the assessment of fire damaged structures would be possible and if necessary, their demolition operation could be guided. To monitor structures subjected to fire it is essential to have high temperature sensors. Nowadays, the measurements of temperatures during fires are done by high temperature thermocouples, that have the typical drawbacks of the electric sensors. This paper presents a new high temperature fiber optic sensor (FOS) able to measure temperatures up to 1200ºC developed at the Universitat Politècnica de València in Spain. The paper explains the operating principle of the FOS to measure temperatures as well as experimental (fire test) and numerical studies conducted to verify the sensor performance.</p>
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