Use of optic fiber sensors aiming monitoring of large civil engineering structures

Optical fibers are used in different areas and in many applications. In Civil Engineering, they have been used for the structural monitoring as an alternative to traditional electrical sensors. This work aims to study the feasibility and application of sensors based on optic fibers to monitor large civil engineering structures. Three different types of experimental tests were carried out to evaluate the results where specimens were instrumented with electrical and optical strain gages. The first type of tests was simple tensile tests where steel bars were submitted to monotonic loading untilcollapse. In the second type of test, the automation of a triorthogonal joint gage, that is a typical instrument used for monitoring concrete dams. Finally, was studied the last type of tests was compression tests carried out with cylindrical concrete specimens for determining Young modulus. Regarding the use of optical sensors, there were many problems with the optical data acquisition system; so three different data acquisition units were used to carry on the tests. Concerning the accuracy of the results, it was observed that the results obtained with optical sensors were similar to the electrical sensors results. However, when the optical sensors were submitted to large deformations, signal loss occurred due to the interruption of the light flow.As fibras ópticas são utilizadas em diferentes áreas e nas mais variadas aplicações. Na Engenharia Civil começaram a ser utilizadas no monitoramento de estruturas como alternativa de substituição dos tradicionais sensores elétricos. Este trabalho tem como objetivo estudar a aplicação e viabilidade dos sensores a base de fibra óptica no monitoramento de grandes estruturas da engenharia civil. Para avaliação dos resultados, foram realizados três diferentes tipos de testes experimentais onde corpos-de-prova foram instrumentados com extensômetros elétricos e ópticos. O primeiro tipo de teste correspondeu a ensaios de tração simples em barras de aço com carregamento monotônico até o rompimento de barras de aço. No segundo tipo de teste foi estudada a automação de um medidor triortogonal de junta que é um instrumento tipicamente utilizado para a instrumentação de barragens de concreto. Finalmente o último tipo de testes foi constituído por ensaios de cilindros de concreto à compressão para a determinação do módulo de elasticidade. Com relação à utilização dos sensores ópticos, durante a realização dos testes surgiram muitos problemas relacionados com a unidade óptica de aquisição de dados sendo necessária a utilização de três diferentes modelos de unidade de aquisição para a conclusão dos testes. No que se refere à exatidão dos resultados, observou-se que os resultados apresentados pelos sensores ópticos foram compatíveis com os resultados dos sensores elétricos. Entretanto, quando os sensores ópticos foram solicitados por grandes deformações implicaram em perda de sinal devido à interrupção do fluxo de luz, inabilitando o sensor para leituras