I CONFERÊNCIA LATINO-AMERICANA DE CONSTRUÇÃO SUSTENTÁVEL X ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO

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1 I CONFERÊNCIA LATINO-AMERICANA DE CONSTRUÇÃO SUSTENTÁVEL X ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO julho 2004, São Paulo. ISBN DESENVONVIMENTO DE EQUIPAMENTOS E PROCEDIMENTOS DE ENSAIO PARA POSTES DE CONCRETO ARMADO DESTINADOS A INFRA-ESTRUTURA DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA Paulo I. O. do Carmo(1); Mauro L. Just(2); Cláudia do A. Poll(3); Fernando S. Brum(4) (1) Universidade Federa de Santa Maria, (2) Universidade de Santa Cruz, (3) Universidade Federal de Santa Maria, (4) Universidade Federal de Santa Maria. RESUMO A certificação de conformidade de materiais e componentes utilizados na construção civil é objeto do Programa Brasileiro de Qualidade e Produtividade PBQP, visando, além da qualificação dos produtos brasileiros, a defesa do consumidor. O crescimento da utilização de postes de concreto armado em redes de distribuição de energia elétrica, ao invés dos postes de madeira ou os de aço, pode ser atribuído a sua maior durabilidade, manutenção nula, custo baixo, além da resistência ao vandalismo e queimadas. Eles devem, porém atender aos requisitos de padronização e métodos de ensaio prescritos pela ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), devendo o seu uso estar condicionado a conformidade às normas técnicas aplicáveis. Devido a colapsos por torção durante a operação de redes a concessionária regional decidiu exigir o ensaio à torção, além dos ensaios prescritos pela ABNT. Nesse trabalho são apresentados a infraestrutura e métodos de ensaios desenvolvidos pelo Laboratório de Materiais de Construção Civil da Universidade Federal de Santa Maria - LMCC para atender a demanda de empresas da região. Esses ensaios possibilitaram a melhoria do processo de fabricação de postes de concreto armado, contribuindo para a conformidade em relação aos requisitos das normas técnicas. 1. INTRODUÇÃO Os postes de concreto são elementos estruturais devidamente projetados para serem empregados em diferentes finalidades, tais como: iluminação, entrada de energia, rede aérea de distribuição de energia, rede aérea para ferrovias, eletrificação rural, rede aérea de telefonia fixa e móvel. A regulamentação a ser seguida para a fabricação de postes de concreto armado para distribuição de energia elétrica no Brasil é a seguinte: NBR 8451 Postes de concreto armado para redes de distribuição de energia elétrica Especificação NBR 8452 Postes de concreto armado para redes de distribuição de energia elétrica Padronização O atendimento as normas técnicas depende da capacidade do fabricante de produzir de acordo com as especificações definidas. Trata-se da gestão da qualidade do processo, a qual requer supervisão e controle desde o projeto até o produto acabado. Em relação aos ensaios as normas referidas apresentam os valores do momento fletor nominal (Ma) e resistência nominal (Rn) nas direções de menor resistência (face A) e de maior resistência (face B), requeridos para cada um dos vários tipos de postes padronizados. Também são estabelecidos critérios para inspeção, aceitação e rejeição. As amostras para ensaio devem conter as seguintes informações:

2 Tabela 1 Identificação da amostra. Número da amostragem: Data de fabricação: Classe de resistência: Dimensões nominais: Identificação do lote: A concessionária regional do sistema de geração e distribuição de energia elétrica prevê, nas suas especificações técnicas, além dos ensaios que constam nas normas da ABNT, o ensaio à torção. Tal medida se deve a incidência de colapsos de postes na região por esforços dessa natureza. O surgimento do esforço de torção se da pela tração desequilibrada nos cabos de transmissão de energia, muito comum nas operações de reparo ou substituição. Foram estabelecidos pela empresa parâmetros para o cálculo do momento torçor que deve ser resistido por cada um dos tipos padronizados. Os postes podem ter seção circular ou duplo T. Não são fabricados pelas empresas que participaram deste projeto postes de seção circular, razão pela qual o presente trabalho apresenta somente testes em postes de seção duplo T. 2. DESCRIÇÃO DOS ENSAIOS Os postes para ensaios são fixados horizontalmente em uma bancada de concreto com dispositivos para restringir o movimento, observando-se um comprimento de engastamento (e) conforme o recomendado pelo item A.3.1 do Anexo A da NBR 8451/98. A Figura 1 apresenta a infraestrutura criada pelo LMCC para realização dos ensaios de postes de concreto armado. Figura 1 Infraestrutura para ensaio de postes As cargas aplicadas nos ensaios eram obtidas através de um dinamômetro posicionado no cabo de transmissão ao topo do poste (100 mm da extremidade). Para permitir o seu deslocamento, sem atrito e evitar deformações verticais, utilizou-se uma chapa de aço sobre roletes como base de apoio. Os ensaios eram realizados primeiramente na seção de menor resistência e posteriormente na de maior. 2.1 Ensaios requeridos pela ABNT Ensaio para verificação do momento fletor Para a realização do ensaio de verificação do momento fletor (M A ) é fixado um dispositivo em forma de braço a 100 mm do topo do poste, conforme apresentado na Figura 2.

3 Figura 2 Detalhe do para ensaio de momento fletor O esforço necessário para gerar o momento M A é aplicado através de um cabo, paralelo ao eixo longitudinal do poste, com excentricidade de 1 m, tracionado por uma talha apoiada na bancada de concreto. A carga é conferida no dinamômetro posicionado no cabo que transmite o momento ao poste. no máximo, apresentar somente fissuras capilares Ensaio para verificação da elasticidade com carga nominal O ensaio para verificação da elasticidade do poste com carga nominal foi realizado posicionando-se a talha em um muro localizado lateralmente ao eixo do poste, conforme apresentado na Figura 4. A carga é aplicada a 100 mm do topo do poste, mantida por 5 minutos após os quais é medida a deformação atingida. Figura 4 Detalhe do sistema de tração para o ensaio de elasticidade. no máximo, apresentar somente fissuras capilares e flecha, no plano de aplicação dos esforços reais, inferior a 5% do comprimento nominal, quando a tração for aplicada na direção de menor resistência e a 3,5% do comprimento nominal quando a tração for aplicada na direção de maior resistência Ensaio para verificação da deformação residual com 140% da carga nominal O ensaio para verificação da deformação residual é realizado conforme descrito no item A.4.3 da NBR 8451, mantendo-se uma carga equivalente a 140% da carga nominal por 5 minutos, após os quais é removida a carga e lida a deformação residual. Após cinco minutos desde o início da aplicação de 1,4 Rn, mantido esse esforço, o poste pode apresentar fissuras capilares e não capilares. no máximo, as fissuras tornarem-se capilares e flecha residual, no plano de aplicação dos esforços

4 reais, inferior a 0,5% do comprimento nominal, quando a tração for aplicada na direção de menor resistência e a 0,35% do comprimento nominal quando a tração for aplicada na direção de maior resistência Ensaio para verificação da carga real de ruptura Mantendo-se as condições conforme 4.1.2, é aplicada a carga até atingir a resistência de ruptura do poste. O poste será considerado aprovado se a carga de ruptura for superior a 200% da resistência nominal especificada para o poste em análise. O requisito para aprovação no ensaio é o de resistir à carga requerida. Não há restrições a abertura de fissuras e deformação. Para poder realizar todos os ensaios, em ambas as seções (A e B) e à torção, em uma mesma amostra, o ensaio de verificação da carga real era concluído quando se atingia a carga requerida. Alguns postes, embora aprovados no ensaio, apresentavam danos consideráveis não permitindo a realização dos demais ensaios. Nestas circunstâncias as verificações foram realizadas em uma outra amostra do mesmo lote. Figura 5 - Detalhe ensaio de ruptura Figura 6 Danos causados pela solicitação aplicada 2.2 Exigência requerida pela concessionária Ensaio à torção As empresas de distribuição de energia atuantes no país vêm relatando casos de rupturas de postes de concreto armado empregados em suas redes de distribuição elétrica, até mesmo com perda de vida humana. Alguns estudos realizados recentemente mostram que esses casos em sua grande maioria são causados por projetos mal executados ou por falhas nos processos de fabricação. Por essa razão, as distribuidoras de energia elétrica gaúchas estão exigindo dos seus fornecedores de postes de concreto armado, produzidos dentro da melhor técnica, sem defeitos ocultos proporcionando confiabilidade e segurança, necessárias para sua utilização. A norma brasileira não requer a verificação da resistência de postes de concreto armado à torção, apesar desta solicitação poder ocorrer durante a operação e manutenção de redes elétricas. Esse esforço normal de tração surge quando há ações desequilibradas na travessa do poste. Em postes tipo duplo T, nas proximidades do topo, constata-se uma baixa resistência a esforços de torção, causando vários acidentes que são relatados freqüentemente pelas distribuidoras de energia elétrica gaúchas. Em função disto, as empresas exigem que estes postes fornecidos a elas, tenham o seu dimensionamento feito para resistir à ação combinada de torção e esforço cortante. Segundo a empresa, o momento torçor de projeto é obtido pela expressão abaixo, sendo a carga transversal aplicada a 10 cm do topo, com excentricidade igual a 0,50 m para postes com resistência nominal igual ou inferior a 300 dan, e excentricidade igual a 0,35 m para postes com resistência nominal acima de 300 dan. T = 0,5 x Rn x e onde: T = Momento torçor aplicado (em dan.m);

5 Rn = Resistência nominal na direção da maior resistência (em dan.m); e = 0,50m, para postes com Rn igual ou inferior a 300daN; e = 0,35m, para postes com Rn acima de 300daN. Esse cálculo teórico tem a sua comprovação de capacidade de resistência da estrutura à torção efetuada diretamente através da execução do ensaio. Não são utilizados métodos clássicos no cálculo de peças de concreto armado submetida à torção devido à possibilidade dos resultados serem conduzidos a valores conservadores no que se refere ao momento torçor limite admitido pela estrutura. De acordo com a Concessionária estes ensaios devem ser executados na fase de elaboração do projeto sob sua supervisão. Para a realização do ensaio de torção, o dispositivo em forma de braço é fixado a 100 mm do topo do poste, verticalmente e aplicada a carga Ft (Ft = 0,5 Rn), perpendicularmente ao eixo longitudinal, a distância (e) desse eixo, conforme apresentado na figura 7. O esforço necessário para gerar o momento T é aplicado através de uma talha apoiada na bancada de concreto. O tirante transmite a carga ao braço fixado no topo do poste com a excentricidade requerida. O dispositivo apresentado na Figura 8 não permite a flexão do poste na direção do esforço de torção, somente o giro das seções. Figura 7 Ensaio de Torção Figura 8 Detalhe do dispositivo de ensaio 3. CONSIDERAÇÕES FINAIS O presente projeto permitiu qualificar postes fabricados na região, o que repercute em maior segurança nas obras e operações nas redes de distribuição de energia elétrica. A qualificação dos produtos pelas empresas é uma exigência do mercado e torna-as mais competitivas. O ensaio de torção é uma verificação que deve ser apreciada pela ABNT em futura revisão das normas para produção de postes de concreto armado. BIBLIOGRAFIA CONSULTADA ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8452/Fev 1998 Postes de concreto armado para redes de distribuição de energia elétrica Padronização NBR 8451/Fev 1998 Postes de concreto armado para redes de distribuição de energia elétrica Especificação

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