MasterFlow Graute resistente à fadiga - Resultados

Transcrição

1 Graute resistente à fadiga - Resultados

2 2 Master Builders Solutions da BASF Construindo parcerias. Nossos especialistas da Master Builders Solutions poderão ajudá-lo a encontrar soluções inovadoras e sustentáveis para resolver os seus desafios específicos em construção. Nossa experiência e nossa rede global o ajudarão a alcançar o sucesso tanto hoje como no futuro. Master Builders Solutions A marca Master Builders Solutions reúne toda a expertise da BASF em criar soluções químicas para novas construções, manutenção, recuperação e renovação de estruturas. A Master Builders Solutions está fundamentada na experiência adquirida em mais de um século na indústria da construção. O know-how e a experiência de um grupo de especialistas globais da BASF constituem a base sólida da marca. Nós reunimos toda a nossa gama de produtos e soluções para resolver os desafios do mercado. Usamos a experiência adquirida em inúmeros projetos realizados no mundo para o seu benefício. Utilizamos as tecnologias globais da BASF, bem como o nosso profundo conhecimento das necessidades regionais para desenvolvermos inovações que contribuem para o seu sucesso e para o avanço de uma construção sustentável. As soluções da marca Master Builders Solutions incluem aditivos para concreto e cimento, soluções para a construção subterrânea, impermeabilização, selantes, soluções para reparo, recuperação e proteção de estruturas de concreto, grautes e sistemas de pisos de alto desempenho. Nossa referência em Lanarkshire do Sul (Reino Unido). Parque Eólico Clyde, na Escócia. 154 torres instaladas e grauteadas em um dos maiores parques eólicos da Europa.

3 4 5 Graute para instalação de turbinas eólicas é um graute de alta resistência, resistente à fadiga, de base cimentícia e com agregados metálicos, próprio para a instalação de turbinas eólicas onshore. foi especialmente formulado para: Grauteamento de turbinas eólicas, como elemento de transferência de esforços entre a base da torre eólica e a fundação da torre. Grauteamento em condições climáticas severas, como por exemplo, em temperaturas que variam de 2º C até 3º Celsius. Preenchimento de espaços vazios de 3mm até 2 mm, com alta durabilidade, resistência às cargas cíclicas e à fadiga e alto módulo de elasticidade são fatores importantes. possui excelente durabilidade em longo prazo e garante segurança na instalação de torres eólicas onshore com custos competitivos. Turbinas eólicas são especiais - a sua segurança e durabilidade dependem em grande parte de um projeto coerente e com interação entre todos os componentes. Os grautes de alto desempenho da família MasterFlow asseguram que o parque eólico opere em longo prazo sem a necessidade de manutenções. A BASF ajuda o segmento eólico a obter ainda mais sucesso melhor avaliando as necessidades de nossos parceiros e reduzindo os riscos envolvidos na construção e exploração dos modernos parques eólicos. A gestão dos riscos significa para a BASF entre outras coisas: O aplicado por empresas treinadas e certificadas pela BASF. Laudos independentes das características do produto. Métodos detalhados de instalação como parte da Garantia de Qualidade. para instalações de turbinas eólicas onshore: Excelente durabilidade: Contém agregados metálicos Excelente resistência à abrasão Altas resistências mecânicas Resistente a ciclos de gelo / degelo Baixa porosidade e absorção de água Validação do Produto Os primeiros projetos de instalações de turbinas eólicas onshore apresentavam torres diretamente engastadas no concreto, utilizando ancoragens com flange único ou duplo (Veja a Figura 1). Todas as cargas que agem na estrutura são transferidas diretamente a partir da torre para dentro da fundação de concreto armado. Como tais construções não são prétensionadas, grandes amplitudes de estresse ocorrem, podendo levar à fissuração generalizada e/ou delaminação do concreto. Os projetos mais modernos, que também são considerados mais duráveis e confiáveis, utilizam anéis pré-tensionados ou Flanges em formato T com os quais as amplitudes do estresse podem ser controladas (veja a Figura 2). O material de grauteamento utilizado para preencher os vazios entre a base e a fundação precisa ser cuidadosamente selecionado. Esse graute é exposto a diversos ciclos de cargas dinâmicas durante a vida útil da estrutura da Figura 1 turbina eólica. Qualquer defeito sob a flange irá, portanto, levar a um rápido aumento de deformação e risco de falhas da estrutura. O material de grauteamento que não resistir às cargas dinâmicas, eventualmente levará à uma falha prematura da construção. A BASF desenvolveu o graute para aplicações em instalações de turbinas eólicas onshore. Geralmente, o produto é utilizado entre a fundação de concreto e o flange das torres de aço. foi validado por: Laboratório DCE da Universidade de Aalborg, Dinamarca TUM (Universidade Técnica de Munique), Alemanha Applus Centro Técnico LGAI, S.A, Espanha CTL, USA Figura 2 Garantia de uma instalação segura e livre de manutenção: Retração plástica e autógena controladas; volume estável Sem necessidade de ancoragens protendidas Excelente capacidade de transferência de carga em longo prazo Altas resistências finais Instalação realizada por empresas certificadas pela BASF Instalação rápida e rentável: Rápido ganho de resistência, mesmo em temperaturas baixas como +2º Celsius. Permite o pré-tensionamento das ancoragens da torre em todos os limites de temperatura Ganho no tempo de instalação das torres eólicas e na liberação para operação Fundação com torre ancorada no concreto Fundação com barras de ancoragem

4 6 7 Propriedades Mecânicas Resistência à Compressão A resistência à compressão do foi testada na Universidade de Aalborg utilizando-se: Prismas de 4x4x16mm e executados de acordo com a norma EN Em cada idade de testes, 3 prismas foram ensaiados, com rendimento de 6 resultados de resistência à compressão. Cubos de 75mm e executados de acordo com a EN Em cada idade de testes 3 cubos foram ensaiados. Cilindros de 1x2mm e executados de acordo com a EN Em cada idade de testes 3 cilindros foram ensaiados. As resistências à compressão para testadas a 2º Celsius são plotadas como uma função da idade na figura 3. Os resultados em 5º Celsius são fornecidos na tabela 1. Por razões de projeto, cálculos para concreto são geralmente feitos de acordo com Eurocode 2. Figura 3 Força compressora (MPa) Tabela 1 Prismas Cubos Cilindros Força compressora em 2º Celsius Prismas mm Cubos 75 mm Cilindros 1 2 mm Resistência à compressão em 5º Celsius MPa MPa 88.5 MPa Um fator de conversão de 8% é normalmente considerado para a conversão da resistência do cubo de concreto para a resistência do cilindro de concreto. Da mesma forma, um fator de conversão de 85% é considerado para a resistência do prisma para a resistência do cubo. Isto produz um fator de conversão de,68 para o concreto, ao converter a resistência do prisma para resistência do cilindro. Considerando-se que o não é um concreto, mas sim um graute com o tamanho máximo de agregados de somente 3,5 mm, a regra de conversão conforme descrito no Eurocode 2 não se aplica. Comparando as medições de forças para prismas e cilindros em uma temperatura de 2º Celsius, um fator de conversão de,9 até,92 foi determinado. A resistência à compressão também foi medida na TUM (Universidade Técnica de Munique) em uma temperatura média entre +2º Celsius até +3º Celsius. A resistência à compressão do foi testada de acordo com a EN Em cada idade de testes, 3 prismas foram testados, resultando em 6 resultados de resistência à compressão. Os resultados da resistência à compressão para o são mostrados como uma função da idade nas Figuras 4 e Fator de conversão teórico.9 Fator de Conversão Eurocode Fator Real de Conversão para Figura 4 Figura 5 Força compressora (MPa) Resistência à tração na flexão Resistência à tração por compressão diametral A resistência à tração na flexão foi medida de acordo com a EN em prismas de 4x4x16 mm, enquanto a resistência à tração por compressão diametral foi determinada de acordo com a EN nos cilindros 1 x 2 mm. Resultados são mostrados na Tabela 2. Tabela 2 Tabela 3 Tempo Resistência à compressão em idades iniciais 2 ºC 5 ºC 1 ºC 2 ºC 3 ºC Resistência à tração na Flexão (MPa) 28 dias Tempo (horas) Resistência à tração por compressão diametral (MPa) Módulo estático e dinâmico de elasticidade O módulo de elasticidade estático foi medido em cilindros 1x2 mm curados em 28 dias em água sob temperatura de 2º Celsius, de acordo com a EN Os resultados são mostrados na Tabela 3. Em baixas temperaturas, o módulo de elasticidade dinâmico foi medido em prismas curados em água a +2º Celsius e +5º Celsius respectivamente, de acordo com as diretrizes para proteção e reparos de estruturas de concreto do Comitê Alemão de Concreto Armado (Rili-SIB DAfStb). Os resultados encontram-se plotados na Figura 6. Força compressora (MPa) Tempo Resistência à tração na Flexão (MPa) 28 dias Figura 6 Módulo de elasticidade (GPa) ºC 5 ºC 1 ºC 2 ºC 3 ºC Resistência à compressão ºC +5 ºC Módulo de elasticidade dinâmico Resistência à tração por compressão diametral (MPa)

5 8 9 Capacidade de Transferência de Carga O que é retração autógena? Retração autógena é o resultado da reação química entre água e um material cimentício. O volume dos componentes antes da reação de hidratação é geralmente mais alto do que o volume dos produtos finais, por exemplo, o cimento hidratado (veja a figura 7). A retração autógena pode ocorrer em condições de alta umidade, ao contrário da retração por secagem, que ocorre somente em condições secas. A retração autógena pode resultar em delaminação do graute da flange de aço da turbina eólica e consequentemente uma baixa transferência das cargas dinâmicas que agem nas fundações das instalações da turbina eólica em terra. Estabilidade do volume é o mais importante na durabilidade em longo prazo das fundações das instalações da turbina eólica onshore. Verificar a retração autógena é, portanto, vital na validação do tipo de graute utilizado entre a fundação de concreto e o flange das turbinas eólicas onshore. Figura 7 Volume: água + cimento antes da reação Figura 8 Retração autógena Volume: cimento hidratado após a reação Encolhimento de secagem Volume: cimento hidratado após reação e secagem Testes de laboratório: Retração autógena foi medida utilizando-se um método desenvolvido na Universidade de Aalborg. Após misturar o, tubos plásticos ondulados (de aproximadamente 41 mm de comprimento e 3 mm de diâmetro) foram preenchidos com o graute e selados com uso de material plástico em cada extremidade do tubo. Na sequencia foram posicionados em uma temperatura ambiente controlada de 2º Celsius e, após o ajuste final, o comprimento de cada corpo de prova foi medido com uma função de tempo (utilizando-se um micrômetro) conforme Figura 8. Em sua maioria, os resultados encontrados para a retração autógena na literatura técnica referem-se a medições que se iniciam na idade de 1 dia, quando os corpos de prova encontram-se desmoldados. A figura 9 mostra a retração autógena medida durante um período de tempo que se iniciou na idade de 24 horas. Nenhuma retração autógena é medida após aproximadamente meio ano. Apenas um pequeno incremento de volume foi determinado. Figura 9 Tensão após 1 dia (%),15,1,5 #1 #2 #3 Média, Comportamento de Fadiga A resistência à fadiga é a resistência aos danos estruturais progressivos e localizados que ocorrem quando um material está sujeito a uma carga cíclica. Os valores de estresse máximo nominal são inferiores se comparados ao limite de estresse final e podem se encontrar abaixo do limite de estresse produzido do material. A fadiga ocorre quando um material encontrase sujeito às cargas e descargas repetidas. Se as cargas estiverem acima de certo limite, fissuras microscópicas começarão a ser formar. Eventualmente, uma fissura irá alcançar um tamanho crítico e a estrutura irá repentinamente fraturar. O padrão de design DNV-OS-C52 fornece diretrizes de projeto que permitem considerar os níveis de estresse máximo e mínimo para previsões de fadiga ao longo da vida útil. (veja Figura 1). Os cálculos de fadiga são feitos de acordo com a fórmula abaixo: Onde: = 12 para estruturas no ar = 1 para estruturas na água, e blocos de estresse que apresentam variação no limite de compressão-compressão = 8 para estruturas na água, e blocos de estresse que apresentam variação no limite de compressão-tensão σmax. = o estresse de compressão numericamente maior, calculado como média dentro de cada bloco de estresse σmin. = o estresse de compressão numericamente menor, calculado como medida dentro de cada bloco de estresse (para tensão = ) C 5 = fator de redução de força para grautes específicos. C 5 =.85 deverá ser considerado para O comportamento do sob uma carga cíclica foi estudado utilizando-se corpos de prova cilíndricos, com 6 mm de diâmetro e 12 mm de altura. O material de grauteamento foi testado para resistência da fadiga no ar. Testes foram executados em alta frequência (1 Hz). O número observado de ciclos para falhas nos testes sob cargas cíclicas corresponde em acordo com o previsto no DNV-OS-C52 (Figura 11). Desta forma, pode-se concluir que o apresenta um desempenho sob cargas cíclicas tão bom quanto o do concreto armado. Com base nos testes, conclui-se que o design para fadiga pode ser executado e podemos utilizar as fórmulas para previsão de vida útil. Figura 1 Stress relativo Figura 11 Stress máximo relativo (MPa), σmin. = 7.1 MPa = 8 = 1 = 12 Fadiga de acordo com DNV OS C Resistência a fadiga 1 12 log N 1 % DNV-OS-C52 9 % ( = 12 no ar) 8 % 7 % 6 % 5 % 4 % 3 % 2 % 1 % % Log N Teste série 1: no ar, 1Hz, todas amostras quebradas Teste 2: no ar, 1Hz, de 6 amostras, 1 não quebrou Teste 3: no ar, 1Hz, nenhuma amostra quebrada DNV-OS-C52 ( = 12 no ar, C 5 =.85)

6 1 11 Mais referências Nossa referência em Lanarkshire do Sul (Reino Unido). Parque Eólico Clyde, na Escócia. 154 torres instaladas e grauteadas em um dos maiores parques eólicos da Europa. Nossa referência próxima a Forth, em Lanarkshire (Reino Unido). Parque Eólico Black Law, na Escócia. 54 torres instaladas e grauteadas com nossos materiais.

7 Master Builders Solutions da BASF para o Setor de Construção MasterAir Soluções para incorporação de ar MasterBrace Soluções para reforço de estruturas de concreto MasterCast Soluções para a indústria de artefatos de concreto MasterCem Soluções para a indústria do cimento MasterEmaco Soluções para o reparo de estruturas de concreto MasterFinish Soluções para o tratamento de formas MasterFlow Soluções para grauteamento MasterFiber Soluções para concreto reforçado com fibra MasterGlenium Soluções para concretos de alta performance MasterInject Soluções para injeção de concreto MasterKure Soluções para a cura do concreto MasterLife Soluções para o aumento da durabilidade MasterMatrix Soluções para o controle da reologia do concreto autoadensável MasterPel Soluções para concreto impermeável MasterPolyheed Soluções para concretos de alta performance MasterProtect Soluções para proteção de estruturas de concreto MasterRheobuild Soluções de superplastificantes para concreto MasterSeal Soluções para impermeabilização e selamento MasterRoc Soluções para construção subterrânea MasterSet Soluções para controle de hidratação do concreto MasterSure Soluções para controle da trabalhabilidade do concreto MasterTop Soluções para pisos industriais e comerciais Master X-Seed Soluções em aceleradores para concreto pré-moldado Ucrete Soluções para pisos com alta resistência térmica, mecânica e química BASF SA Avenida das Nações Unidas, Morumbi São Paulo, SP Brasil Tel: BASF Mexico Tel: o BASF Centroamérica (Costa Rica & Panamá) Tel: Tel: BASF Caribe (Puerto Rico) Tel: BASF Chile Tel: BASF Colombia Tel: o BASF Perú Tel: