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DECivilDECivilDECivilDECivil ENSAIOS ESTRUTURAISENSAIOS ESTRUTURAIS
EM LABORATEM LABORATÓÓRIORIO
DECivilDECivilDECivilDECivil
TIPOS DE ENSAIO ESTRUTURAL EM LABORATÓRIO
ENSAIOS ESTRUTURAIS 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.
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ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
Modelos reduzidos
Mesa sísmica Comporta Torre de refrigeração
Barragem de betão Viaduto
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ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
Peças estruturais
Ensaio de corte em apoio de viga pré-fabricada Viga mista GFRP-Betão
Pilar à compressão Laje pré-fabricada
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ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
Ligações estruturais
Ligação viga-pilar (aço)
Ligação viga-pilar (aço) Ligação viga-pilar (betão)
Ligação viga-pilar (aço)
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ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
Ligações estruturais
F δδδδ
Cycle
Dis
pla
cem
ent
vy /2
vy
2vy
4vy
6vy
vy /2
vy
2vy
4vy
6vy
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
VPH1
Angle
L100x100x10
Holes ø17
Bolts M16 cl. 8.8
45.0
140.0
32.5 75.0 32.5
17.0
40.0
43.0
VPH3
140.0
32.5 75.0 32.5
17.0
40.0
43.0
45.0
Angle
L100x100x12
Holes ø17
Bolts M16 cl. 8.8
VPH2
32.5 75.0 32.5
17.0
40.0
43.0
40.0 17.0
140.0
Angle
L100x100x10
Holes ø17
Bolts M16 cl. 8.8
VPH4
140.0
Angle
L100x100x10
Holes ø17
Bolts M16 cl. 8.8
45.0
88
32.5 75.0 32.5
130.0
(mm)
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ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
Ligaçõesestruturais
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
-250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250
d (mm)
F (kN)
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
-250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250
F (kN)
d (mm)
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
-250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250
δ (mm)
F (kN)
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
-250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250
F (kN)
δ (mm)
Ligação de base
Cantoneira mais espessaFiada de parafusos extra Aba soldada à viga
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ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
0
20
40
60
80
100
120
0 5 10 15 20 25 30
Deslocamento (mm)
Forç
a (
kN
)
1
2
3
4
5
6
Pormenores estruturais
Arrancamento de varões (ligação de
vigas pré-fabricadas a cachorros)
Punçoamento em
camadas de forma
Ensaio de ancoragens não aderentes
para alvenaria
Ensaio de ancoragens aderentes
para alvenaria
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ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
Comportamento de materiais (ensaios normalizados)
Tracção / fadiga aços Tracção laminados
de carbonoCompressão betão
Tracção betão por compressão diametral Ensaio resiliência / Charpy
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ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
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)
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ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
SISTEMAS DE APLICAÇÃO DE CARGAS
- Máquinas duras. Sistemas de aplicação de deslocamentos. Macacos
de parafuso, associados a motor eléctrico. Controlo de deslocamentos.
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ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
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)
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ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
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.
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ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
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
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ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
PREPARAÇÃO DE UM ENSAIO
Esquema de 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)
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ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
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?