Método para la determinación de cargas y daños de una estructura mecánica.

Método para la determinación de daños o de estados de una estructura mecánica que resultan de una carga de la estructura mecánica,

en donde antes y después de la carga se determina respectivamente una señal de sensor de un sensor de rotación de fibra óptica conectado de manera mecánicamente fija, al menos, con una parte de la estructura mecánica, y los daños o estados de la estructura mecánica se determinan en base a una modificación de la orientación del sensor de rotación, caracterizado porque a partir de la respectiva señal de sensor se determina respectivamente una señal de rotación de la tierra, superpuesta a la señal de sensor; en base a las respectivas señales de rotación de la tierra superpuestas determinadas, se determina una respectiva orientación instantánea del sensor de rotación de fibra óptica en relación con el eje de rotación de la tierra, y a partir de las respectivas orientaciones instantáneas del sensor de rotación de fibra óptica se determina la modificación de la orientación del sensor de rotación antes y después de la carga.

Método para la determinación de cargas y daños de una estructura mecánica La presente invención hace referencia a un método para la determinación de las cargas de una estructura mecánica y/o de los daños o estados de la estructura mecánica, que resultan de las cargas de la estructura mecánica. La 5 presente invención hace referencia, particularmente, a un método para la determinación de las cargas y/o de los daños de un edificio que resultan de las cargas del edificio, así como un dispositivo apropiado para dicho fin.

La monitorización de la integridad de la mecánica estructural de los edificios durante y después de cargas en el edificio (por ejemplo, seísmos, tormentas, cargas de peso por nieve sobre un techo plano) resulta una tarea importante. Además de la necesidad de reducir los daños de las personas, también se debe considerar el aspecto 10 de la reducción del tiempo en el que el edificio va a estar inhabilitado. Además, las ciudades en constante crecimiento con diferentes características de terreno, conducen a que los efectos de las cargas en los edificios, por ejemplo, de los seísmos, resulten muy diferentes en los diferentes barrios. También varían considerablemente la clase y la estructura de cada edificio dentro de una zona muy limitada. Por consiguiente, en un caso extremo, un edificio se puede dañar considerablemente, mientras que una construcción directamente adyacente puede permanecer prácticamente intacta.

Por lo tanto, desde el punto de vista de la protección contra catástrofes, resulta una situación extremadamente difícil, dado que para la optimización y coordinación de las medidas de rescate, no existen criterios simples para la priorización de las medidas de auxilio en una intervención en caso de catástrofe que afecte a una gran zona urbana.

La patente WO 00/43768 describe un método que comprende el proceso de un evento de colisión, de catástrofes naturales o de vandalismo en la estructura de una construcción, y que puede establecer el estado de la estructura de la construcción antes y después del evento, utilizando medios fotográficos. Además, se utilizan, de manera preferente, sensores acústicos, medidores de dilatación, acelerómetros y sensores de rotación en relación con un sistema de cámaras (infrarrojas o de vídeo) .

La patente WO 03/019113 A1 describe un sistema en el cual un haz láser se dirige desde una posición exterior hacia la estructura a examinar. En dicho punto el haz se refleja en un espejo en la misma dirección, y es proyectado por un divisor de haz hacia un detector de forma plana. Los desfases en la distribución de la luminosidad permiten conclusiones en relación con las vibraciones y los desplazamientos del edificio.

La patente US 2003/0019294A1 describe un dispositivo y un método para medir las deformaciones por flexión y las rotaciones de torres y otras construcciones esbeltas, mediante la utilización de dos o más haces láser. Dichos haces son emitidos desde una parte de la estructura por el emisor conectado firmemente en dicha parte, y se registran en otra parte de la estructura con un detector también anclado firmemente. Las deformaciones por flexión de la estructura y las rotaciones alrededor de un eje aproximadamente paralelo a los haces, se pueden identificar como un desplazamiento en una representación de los puntos de incidencia del láser.

La patente US 2004/0107671A1 describe la aplicación de un giroscopio para la medición de ángulos y de aumentos de los ángulos. Se proporciona un dispositivo de medición para la determinación de ángulos. Además, no se mencionan las limitaciones que presenta un giroscopio utilizado debido a la deriva del sensor.

La patente EP 0 409 341 A1 describe un telecoordinómetro que mediante su ayuda se pueden medir los movimientos y las vibraciones de una estructura conectada a dicho dispositivo.

En la publicación de Daniele Inaudi, Branko Glisic. "Inclinómetro interferométrico para la monitorización estructural"

en 2002, en el resumen técnico de la 15º conferencia de sensores de fibra óptica, Ofs 2002 (CAT. NO. 02EX533) IEEE PISCATAWAY, NJ. EE.UU. vol.1, 2002, páginas 391 - 394. vol.1, XP002433514, ISBN: 0-7803-7289-1) ) , se describen además las opciones para monitorizar estructuras complejas en relación con su posición, dilatación y deformación.

El objeto de la presente invención consiste en proporcionar un método, así como un dispositivo para la 45 determinación de cargas individuales en edificios y/o de daños individuales en edificios, de manera que se pueda realizar una priorización de las medidas de auxilio en una intervención en caso de catástrofe en una gran zona urbana.

Para solucionar dicho objeto, la presente invención proporciona un método para determinar las cargas de un edificio y/o los daños de un edificio que resultan de las cargas en el edificio, de acuerdo con la reivindicación 1. Además, la 50 presente invención proporciona un método para la determinación de las cargas de una estructura mecánica y/o de los daños o estados de la estructura mecánica que resultan de las cargas de la estructura mecánica, de acuerdo con

la reivindicación 8. Los acondicionamientos, o bien los perfeccionamientos, ventajosos del concepto de la presente invención se encuentran en las reivindicaciones relacionadas.

El método conforme a la presente invención para la determinación de cargas en el edificio y/o de daños en el edificio que resultan de las cargas del edificio, se distingue mediante el hecho de que las rotaciones de una parte del edificio generadas por las cargas o los daños en el edificio, se miden mediante un sensor de rotación de fibra óptica que se encuentra conectado, de manera mecánicamente fija, con dicha parte del edificio, y a partir de las rotaciones medidas se deducen las cargas y los daños en el edificio.

Para precisar la determinación de las cargas y de los daños en el edificio, en lugar de un sensor de rotación de fibra óptica individual se puede utilizar una pluralidad de sensores de rotación: De esta manera, las rotaciones de una pluralidad de partes del edificio generadas por las cargas y los daños en el edificio, se pueden medir mediante sensores de rotación de fibra óptica correspondientes, que se conectan de manera mecánicamente fija con dichas partes del edificio, y a partir de las rotaciones medidas se pueden deducir las cargas y los daños en el edificio. En otras palabras: Cada sensor de rotación mide las rotaciones de aquella parte del edificio con la cual se encuentra conectado. A partir de la suma de las rotaciones determinadas de cada parte del edificio, se puede deducir después el estado general del edificio, o bien se pueden establecer individualmente las cargas y los daños en el edificio para cada parte del edificio. De esta manera, se pueden establecer, por ejemplo, torsiones en el interior del edificio, por ejemplo, entre dos plantas consecutivas del edificio.

Cada sensor de rotación se puede diseñar, de acuerdo a la necesidad individual, como un sensor de rotación uniaxial, biaxial o triaxial, es decir, que cada sensor de rotación se puede diseñar individualmente como un sensor que mide las rotaciones alrededor de uno, dos o tres ejes de rotación. De esta manera, por ejemplo, las partes del edificio particularmente críticas se pueden equipar también con sensores de rotación triaxiales, para permitir una medición precisa, mientras que en el caso de las partes del edificio no críticas pueden resultar suficientes los sensores de rotación biaxiales o uniaxiales.

En una forma de ejecución de la presente invención, los sensores de rotación se encuentran fijados en paredes laterales del edificio, de tal manera que a partir de las rotaciones medidas se puedan deducir los ángulos relativos entre las paredes laterales y el piso, o bien los techos, del edificio soportados por las paredes laterales. Esta clase de ángulos relativos representan una medida probada para la evaluación de las cargas y de los daños en el edificio, particularmente de los daños por seísmos.

Además de los sensores de rotación de fibra óptica, en el edificio se pueden proporcionar sensores de aceleración u otros sensores que se encuentren conectados de manera mecánicamente fija con las partes del edificio correspondientes, y mediante los cuales se miden las traslaciones de las partes del edificio generadas por las cargas y los daños del edificio, en donde a partir de las traslaciones medidas se deducen las cargas y los daños en el edificio. La provisión... [Seguir leyendo]

1. Método para la determinación de daños o de estados de una estructura mecánica que resultan de una carga de la estructura mecánica, en donde antes y después de la carga se determina respectivamente una señal de sensor de un sensor de rotación de fibra óptica conectado de manera mecánicamente fija, al menos, con una parte de la estructura mecánica, y los daños o estados de la estructura mecánica se determinan en base a una modificación de la orientación del sensor de rotación, caracterizado porque a partir de la respectiva señal de sensor se determina respectivamente una señal de rotación de la tierra, superpuesta a la señal de sensor; en base a las respectivas señales de rotación de la tierra superpuestas determinadas, se determina una respectiva orientación instantánea del sensor de rotación de fibra óptica en relación con el eje de rotación de la tierra, y a partir de las respectivas orientaciones instantáneas del sensor de rotación de fibra óptica se determina la modificación de la orientación del sensor de rotación antes y después de la carga.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque antes y después de la carga se determina respectivamente una señal de sensor adicional de un sensor de rotación de fibra óptica adicional conectado de manera mecánicamente fija, al menos, con otra parte de la estructura mecánica;

a partir de la respectiva señal de sensor adicional se determina respectivamente otra señal de rotación de la tierra superpuesta a la señal de sensor; en base a las respectivas señales de rotación de la tierra adicionales superpuestas determinadas, se determina una respectiva orientación instantánea adicional del sensor de rotación de fibra óptica adicional en relación con el eje de rotación de la tierra;

a partir de las respectivas orientaciones instantáneas adicionales del sensor de rotación de fibra óptica adicional, se determina una modificación adicional de la orientación del sensor de rotación adicional, antes y después de la carga, y los daños o estados de la estructura mecánica se determinan en base a las modificaciones de la orientación del sensor de rotación principal y del sensor de rotación adicional.

3. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque los respectivos sensores de rotación miden rotaciones alrededor de uno, dos o tres ejes de rotación.

4. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1, 2 ó 3, caracterizado porque la estructura mecánica se conforma como un edificio.

5. Método de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque los sensores de rotación se encuentran fijados en paredes laterales del edificio, de manera tal que a partir de las rotaciones medidas se puedan deducir los ángulos relativos entre las paredes laterales y el piso y los techos del edificio soportados por las paredes laterales.

6. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizado porque se miden las traslaciones, al menos, de una parte del edificio, provocadas por las cargas o los daños del edificio mediante sensores de aceleración correspondientes que se conectan de manera mecánicamente fija con la, al menos una, parte del edificio, y a partir de las traslaciones medidas se deducen las cargas o los daños del edificio.

7. Método de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque a partir de las rotaciones y traslaciones medidas se deduce la modificación de la orientación del edificio en relación con el eje de rotación de la tierra, lo cual representa una medida para los daños por seísmos a determinar.

8. Dispositivo para determinar daños o estados de una estructura mecánica que resulta de una carga de la estructura mecánica, con un sensor de rotación de fibra óptica que se conecta de manera mecánicamente fija, al menos, con una parte de la estructura, y un dispositivo de evaluación conectado con el sensor de rotación, que está diseñado para determinar antes y después de la carga respectivamente una señal de sensor del sensor de rotación de fibra óptica, y para determinar los daños o estados de la estructura mecánica en base a la modificación de la orientación del sensor de rotación, caracterizado porque el dispositivo de evaluación conectado con el sensor de rotación está diseñado, además, para determinar respectivamente una señal de rotación de la tierra superpuesta a la señal del sensor, a partir de la respectiva señal de sensor:

para la determinación de una respectiva orientación instantánea del sensor de rotación de fibra óptica en relación con el eje de rotación de la tierra, en base a las respectivas señales de rotación de la tierra superpuestas determinadas,

para la determinación de una modificación de la orientación del sensor de rotación antes y después de la carga, a partir de las respectivas orientaciones instantáneas del sensor de rotación de fibra óptica.

9. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado por un sensor de rotación de fibra óptica adicional que se encuentra conectado de manera mecánicamente fija con otra parte de la estructura mecánica y que, por otra parte, se conecta con el dispositivo de evaluación.

10. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 ó 9, caracterizado por dispositivos de evaluación de un sistema de transmisión de datos inalámbrico autónomo, conectados en cada caso con el respectivo sensor de rotación, para la determinación conjunta de los daños o de los estados de la estructura en base a las rotaciones o bien, a las torsiones en relación con el eje de rotación de la tierra, que se detectan mediante los sensores de rotación individuales y que se analizan conjuntamente.