ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO

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1 ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO RIO TIPOS DE ENSAIO ESTRUTURAL EM LABORATÓRIO - Modelos reduzidos. Validade em regime elástico (modelos numéricos mais competitivos e fiáveis); regime não linear (dificuldade em obter condições de semelhança); acção do vento (muito susceptível à forma das estruturas, modelação numérica pouco fiável); acção sísmica (escalas grandes ½, p. ex.). - Peças estruturais. Ensaio de vigas, pilares, painéis de laje, etc. Elementos pré-fabricados, elementos metálicos ou reprodução de elementos de betão moldados in situ. - Ligações estruturais. Comportamento complexo, pouca fiabilidade e/ou grande complexidade dos modelos numéricos. Avaliação de resistência e deformabilidade. Efeito na distribuição de esforços nos pórticos. - Pormenores estruturais. Zonas localizadas com comportamento complexo, pouca fiabilidade e/ou grande complexidade dos modelos numéricos. Ex.: Punçoamento de lajes, resistência de ligações coladas. - Ensaio de comportamento de materiais (provetes). Tracção, compressão, fadiga, módulo de elasticidade, fluência, relaxação, etc. Betão, aço, madeira, compósitos, etc. 1

2 Modelos reduzidos Mesa sísmica Comporta Torre de refrigeração Barragem de betão Viaduto Peças estruturais Ensaio de corte em apoio de viga pré-fabricada Viga mista GFRP-Betão Pilar à compressão Laje pré-fabricada 2

3 Ligações estruturais Ligação viga-pilar (aço) Ligação viga-pilar (betão) Ligação viga-pilar (aço) Ligação viga-pilar (aço) Ligações estruturais VPH1 VPH2 F δ Angle L1x1x1 Holes ø17 Bolts M16 cl Angle L1x1x1 Holes ø17 Bolts M16 cl VPH3 VPH Angle L1x1x12 Holes ø17 Bolts M16 cl Angle L1x1x1 Holes ø17 Bolts M16 cl (mm) 14. 6v y 4v y Displacement 2v y v y v y /2 v y /2 v y 2v y Cycle 4v y 6v y 3

4 Ligações estruturais 5 F (kn) d (mm) Ligação de base F (kn) F (kn) F (kn) d (mm) δ (mm) δ (mm) Fiada de parafusos extra Cantoneira mais espessa Aba soldada à viga Pormenores estruturais 12 8 F orça (kn) Deslocamento (mm) Arrancamento de varões (ligação de vigas pré-fabricadas a cachorros) Ensaio de ancoragens não aderentes para alvenaria Punçoamento em camadas de forma Ensaio de ancoragens aderentes para alvenaria 4

5 Comportamento de materiais (ensaios normalizados) Tracção / fadiga aços Tracção laminados de carbono Compressão betão Tracção betão por compressão diametral Ensaio resiliência / Charpy SISTEMAS DE APLICAÇÃO DE CARGAS - Máquinas moles. Sistemas hidráulicos. Macacos hidráulicos - Simples - De duplo efeito (tracção / compressão) - Macacos livres para pórticos Meccano ou montados em prensas Controlo - Bombas manuais - Bombas eléctricas simples - Central de pressão (controlo de força ou controlo alternativo força / deslocamento) 5

6 SISTEMAS DE APLICAÇÃO DE CARGAS - Máquinas duras. Sistemas de aplicação de deslocamentos. Macacos de parafuso, associados a motor eléctrico. Controlo de deslocamentos. SISTEMAS DE APLICAÇÃO DE CARGAS - Sistema de aplicação dinâmica de forças. Sistemas hidráulicos com controlo especial. Mesas sísmicas, actuadores dinâmicos. Permitem o controlo do ensaio em termos de força ou em termos de deslocamento, com registos dinâmicos F(t) ou d(t). Podem ser registos simples (sinusoidais, p. ex.) ou registos mais complexos (registos sísmicos, p. ex., reais ou gerados a partir de um espectro) 6

7 FORMAS DE APLICAÇÃO DE CARGAS - Ensaios estáticos, monotónicos As cargas / deslocamentos são aplicados de forma suficientemente lenta para que não ocorram efeitos dinâmicos, e têm sempre o mesmo sentido. - Ensaios estáticos, cíclicos As cargas / deslocamentos são aplicados de forma suficientemente lenta para que não ocorram efeitos dinâmicos, havendo inversões de sentido. - Ensaios dinâmicos As cargas / deslocamentos são aplicads de forma dinâmica, obedecendo a uma variação no tempo pré determinada (registo sísmico, variação sinusoidal, ciclos crescentes, etc.). - Ensaios pseudo-dinâmicos Os deslocamentos são impostos de forma relativamente lenta, e o seu valor depende da resposta da estrutura. Procura-se simular a resposta a uma solicitação dinâmica, através da resolução das equações do movimento ao longo do ensaio, para cada incremento de deslocamento. PREPARAÇÃO DE UM ENSAIO Dados do problema - Elemento a ensaiar - Tipo de ensaio (estático, dinâmico, cíclico, monotónico,...) - Informação a recolher (resistência máxima, resistência mínima, deformabilidade,...) - Número de repetições do ensaio 7

8 Esquema de ensaio PREPARAÇÃO DE UM ENSAIO - Sistema de aplicação de cargas (macacos hidráulicos, macacos de parafuso, cargas gravíticas, capacidades,...) - Sistema de controlo de aplicação de cargas (Sistemas hidráulicos: bomba manual, bomba de controlo de força / deslocamento, etc.; macaco de parafuso eléctrico: controlo autónomo, controlo integrado com aquisição de dados) - Sistema de fixação do elemento a ensaiar e dos equipamentos de aplicação de força (capacidade dos pórticos para as cargas previstas) - Transdutores a utilizar (células de carga, deflectómetros, acelerómetros, extensómetros) - Unidade de aquisição de dados (electrónica, com visor, papel,...) Estudo de um sistema de isolamento de base (Luís Guerreiro) PREPARAÇÃO DE UM ENSAIO Procedimento de ensaio - Modo de aplicação de cargas (velocidade, monotónico / cíclico,...) - Sistema de controlo de aplicação de cargas: Controlo de força, controlo de deslocamento, controlo autónomo, controlo integrado com aquisição de dados,...) - Modo de leitura de dados (manual, automática, leituras cíclicas, leituras sob comando,...) - Ensaio normalizado? 8