DECivil ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO DECivil TIPOS DE ENSAIO ESTRUTURAL EM LABORATÓRIO ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO - Modelos reduzidos

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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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Modelos reduzidos

Mesa sísmica Comporta Torre de refrigeração

Barragem de betão Viaduto

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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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Ligações estruturais

Ligação viga-pilar (aço)

Ligação viga-pilar (aço) Ligação viga-pilar (betão)

Ligação viga-pilar (aço)

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Ligações estruturais

F

Cycle

Dis

plac

emen

t

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


VPH2

32.5 75.0 32.5

17.0

40.0

43.0

40.0 17.0

140.0


VPH4

140.0


45.0

8 8

32.5 75.0 32.5

130.0

(mm)

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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

(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)

(mm)

Ligação de base

Cantoneira mais espessaFiada de parafusos extra Aba soldada à viga

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0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20 25 30

Deslocamento (mm)

Forç

a (k

N)

123456

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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Comportamento de materiais (ensaios normalizados)

Tracção / fadiga aços Tracção laminados de carbono

Compressão betão

Tracção betão por compressão diametral Ensaio resiliência / Charpy

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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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- Máquinas duras. Sistemas de aplicação de deslocamentos. Macacos de parafuso, associados a motor eléctrico. Controlo de deslocamentos.

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- 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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FORMAS DE APLICAÇÃO DE CARGAS

- Ensaios estáticos, monotónicosAs cargas / deslocamentos são aplicados de forma suficientemente lenta para que não ocorram efeitos dinâmicos, e têm sempre o mesmo sentido.

- Ensaios estáticos, cíclicosAs cargas / deslocamentos são aplicados de forma suficientemente lenta para que não ocorram efeitos dinâmicos, havendo inversões de sentido.

- Ensaios dinâmicosAs cargas / deslocamentos são aplicads de forma dinâmica, obedecendo a uma variação no tempo pré determinada (registo sísmico, variação sinusoidal, ciclos crescentes, etc.).

- Ensaios pseudo-dinâmicosOs 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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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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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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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?

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