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Análise experimental de elementos estruturais do projeto de uma ponte desmontável em material compósito Cel R/1 Julio e Cap QEM Ana Maria Al Nielsen Al Victor Machado

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Trabalho de pontes

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Page 1: Vf  nielsen victor

Análise experimental de elementos estruturais do projeto de uma ponte desmontável em material compósito

Cel R/1 Julio e Cap QEM Ana Maria

Al Nielsen

Al Victor Machado

Page 2: Vf  nielsen victor

SUMÁRIO:

1.MOTIVAÇÃO

2.OBJETIVOS

3.INTRODUÇÃO

4.DESENVOLVIMENTO

- Construção da estufa

- Ensaio dos primeiros corpos de prova

- Modelagem em SAP

- Ensaio dos corpos de prova

5.CONCLUSÃO

6.REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA

Page 3: Vf  nielsen victor

MOTIVAÇÃO:

É comum a utilização dos materiais compósitos de fibra de vidro em diversas áreas. No entanto, na Engenharia Civil, o mesmo não é aplicado tão constantemente. Despertando nosso interesse em estudar os materiais compósitos, já que as suas características, teoricamente, são adequadas para o uso na Engenharia Civil.

Capacete militar feito de fibra de aramida e aço

Veleiro fabricado em fibra de vidro

Passarela Kolding, Dinamarca, 1997

Page 4: Vf  nielsen victor

OBJETIVOS: Realizar a análise experimental de elementos estruturais do

projeto de uma ponte desmontável em material compósito;

Adquirir experiência e travar maior contato com os ensaios de laboratório;

Auxiliar a Cap. Ana Maria a realizar os ensaios necessários para o desenvolvimento do projeto de pesquisa em pontes desmontáveis de material compósito;

Analisar a variação da resistência do material compósito com o aumento da temperatura.

Page 5: Vf  nielsen victor

INTRODUÇÃO:

Materiais compósitos apresentam duas ou mais fases em sua estrutura. Exemplos: madeira (natural), concreto (artificial), compósito de fibra de vidro (artificial).

Os compósitos de fibras possuem grandes vantagens, tais como: elevada resistência mecânica em relação ao baixo peso específico, resistência à corrosão, estabilidade dimensional e grande durabilidade.

Atualmente, os compósitos de fibra de vidro, carbono e aramida (kevlar) são largamente utilizados em materiais esportivos, indústria armamentista e automobilística

Page 6: Vf  nielsen victor

DESENVOLVIMENTO:Projeto e execução da construção da estufa para verificação da influência da variação de temperatura na resistência à compressão da fibra de vidro.

Estufa ainda em fase de construçãoEstufa pronta em testeEnsaio de estabilidade da temperatura

Page 7: Vf  nielsen victor

Primeira etapa:

CP Nº 01

Área 7,99 cm²

Temperatura 25 ºC

Módulo de Young 21925 MPa

Carga máxima aplicada 158 kN

Tensão de ruptura 194 MPa

Tensão x Deformação

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

0,00000 0,00200 0,00400 0,00600 0,00800 0,01000

Deformação (µe)

Tens

ão σ

(MPa

)

CP Nº 02

Área 7,83 cm²

Temperatura 25 ºC

Módulo de Young 20848 MPa

Carga máxima aplicada 129 kN

Tensão de ruptura 161,53 MPa

Tensão x Deformação

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

0,00000 0,00200 0,00400 0,00600 0,00800

Deformação (µe)

Tens

ão σ

(MPa

)

CP Nº 03

Área 7,82 cm²

Temperatura 25 ºC

Módulo de Young 21741 MPa

Carga máxima aplicada 165 kN

Tensão de ruptura 206,98 MPa

Tensão x Deformação

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

0,00000 0,00200 0,00400 0,00600 0,00800 0,01000

Deformação (µe)

Tens

ão σ

(MPa

)

Page 8: Vf  nielsen victor

Segunda etapa:

CP Nº 04

Área 12,56 cm²

Temperatura 25 ºC

Módulo de Young 22475 MPa

Carga máxima aplicada 194 kN

Tensão de ruptura 151,52 MPa

Tensão x Deformação

0,000000,001000,002000,003000,004000,005000,006000,007000,00800

0 5000 10000 15000 20000 25000

Deformação (µe)

Tens

ão σ

(MPa

)

Page 9: Vf  nielsen victor

Terceira etapa:

CP Nº 11

Área 10,86 cm²

Temperatura 30 ºC

Módulo de Young 24200 MPa

Carga máxima aplicada 180 kN

Tensão de ruptura N/A

CP Nº 12

Área 11,65 cm²

Temperatura 40 ºC

Módulo de Young 23400 MPa

Carga máxima aplicada 142,4 kN

Tensão de ruptura 122,28 MPa

CP Nº 13

Área 11,89 cm²

Temperatura 60 ºC

Módulo de Young 16900 MPa

Carga máxima aplicada 97,8 kN

Tensão de ruptura 82,237 MPa

CP Nº 14

Área 10,99 cm²

Temperatura 40 ºC

Módulo de Young 24300 MPa

Carga máxima aplicada 176 kN

Tensão de ruptura N/A

CP Nº 15

Área 11,54 cm²

Temperatura 60 ºC

Módulo de Young 22100 MPa

Carga máxima aplicada 116,9 kN

Tensão de ruptura 10,127 MPa

CP Nº 17

Área 11,63 cm²

Temperatura 40 ºC

Módulo de Young 44700 MPa

Carga máxima aplicada 133,8 kN

Tensão de ruptura 11,505 MPa

CP Nº 18

Área 13,08 cm²

Temperatura 60 ºC

Módulo de Young 36800 MPa

Carga máxima aplicada 123,8 kN

Tensão de ruptura 9,4648 MPa

CP Nº 20

Área 11,44 cm²

Temperatura 90 ºC

Módulo de Young 33700 MPa

Carga máxima aplicada 99,3 kN

Tensão de ruptura 8,6801 MPa

Page 10: Vf  nielsen victor

CONCLUSÃO:

Variação da Resistência com a Temperatura

0

10000

20000

30000

40000

50000

0 20 40 60 80 100

Temperatura

du

lo d

e E

last

icid

ade

Éster-Vinílica

Isoftálica

Fenólica

ResinaE40

(MPa)E60

(MPa)Variação

Éster-vinílica 23400 16900 -38,46%

Isoftálica 24300 22100 -9,95%

Fenólica 44700 36800 -21,47%

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CONCLUSÃO:

Diferença muito grande entre as dimensões dos corpos de prova observados, mostrando uma falta de preparo da indústria de materiais compósitos

Grande diferença de resistência entre materiais de resinas diferentes: o compósito com resina fenólica apresentou um módulo de elasticidade quase duas vezes superior ao do com éster-vinílica a 40ºC

Grande diferença de resistência com o aumento da temepratura, o que pode gerar inconvenientes no projeto de estruturas expostas ao sol ou ao calor

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BIBLIOGRAFIA CONSULTADA

SMITH, William F. Princípios de Ciência e Engenharia dos Materiais. 3ª Ed. McGraw-Hill, 1998, p. 767 a 778

JONES, Robert M. Mechanics of Composite Materials.

2ª Ed. Taylor & Francis, 1999.

TEIXEIRA, A. M. A. J., 2007, Ponte Desmontável em Material Compósito de Fibra de Vidro”. Tese de D.Sc., COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, Brasil.