DECivil
ENSAIOS ESTRUTURAIS
EM LABORATÓRIO
ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
TIPOS DE ENSAIO ESTRUTURAL EM LABORATÓRIO
DECivil
- 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.
ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
Modelos reduzidos
DECivil
Mesa sísmica
Barragem de betão
Comporta
Torre de refrigeração
Viaduto
ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
Peças estruturais
DECivil
Ensaio de corte em apoio de viga pré-fabricada
Pilar à compressão
Viga mista GFRP-Betão
Laje pré-fabricada
ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
Ligações estruturais
DECivil
Ligação viga-pilar (aço)
Ligação viga-pilar (aço)
Ligação viga-pilar (betão)
Ligação viga-pilar (aço)
ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
Ligações estruturais
VPH1
32.5
DECivil
75.0
VPH2
32.5
32.5
Angle
L100x100x10
Holes ø17
Bolt s M16 cl. 8.8
17.0
40.0
F
43.0

75.0
32.5
17.0
Angle
L100x100x10
Holes ø17
Bolt s M16 cl. 8.8
40.0
43.0
45.0
40.0
140.0
140.0
VPH3
32.5
75.0
VPH4
32.5
17.0
130.0
Angle
L100x100x12
Holes ø17
Bolt s M16 cl. 8.8
40.0
43.0
8
32.5
75.0
45.0
6vy
Displacement
4vy
2vy
vy
vy /2
vy
2vy
4vy
6vy
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Cycle
8
32.5
Angle
L100x100x10
Holes ø17
Bolt s M16 cl. 8.8
45.0
(mm)
140.0
vy /2
17.0
140.0
ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
50
DECivil
Ligações
estruturais
F (kN)
40
30
20
10
d (mm)
0
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
250
-10
-20
-30
-40
Ligação de base
50
-50
50
50
F (kN)
F (kN)
F (kN)
40
40
40
30
30
30
20
20
20
10
10
10
-250
-200
-150
-100
-50
 (mm)
 (mm)
d (mm)
0
0
0
0
50
100
150
200
250
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
250
-250
-200
-150
-100
-50
0
-10
-10
-10
-20
-20
-20
-30
-30
-30
-40
-40
-40
-50
-50
-50
Fiada de parafusos extra
Cantoneira mais espessa
50
100
150
200
Aba soldada à viga
250
ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
Pormenores estruturais
120
80
Força (kN)
DECivil
100
1
2
3
4
5
6
60
40
20
0
0
5
10
15
20
25
30
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
ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
Comportamento de materiais (ensaios normalizados)
DECivil
Tracção / fadiga aços
Tracção laminados
de carbono
Tracção betão por compressão diametral
Compressão betão
Ensaio resiliência / Charpy
ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
SISTEMAS DE APLICAÇÃO DE CARGAS
DECivil
- 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)
ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
SISTEMAS DE APLICAÇÃO DE CARGAS
DECivil
- Máquinas duras. Sistemas de aplicação de deslocamentos. Macacos
de parafuso, associados a motor eléctrico. Controlo de deslocamentos.
ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
SISTEMAS DE APLICAÇÃO DE CARGAS
DECivil
- 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)
ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
FORMAS DE APLICAÇÃO DE CARGAS
DECivil
- 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.
ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
PREPARAÇÃO DE UM ENSAIO
DECivil
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
ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
PREPARAÇÃO DE UM ENSAIO
DECivil
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)
ENSAIOS ESTRUTURAIS EM LABORATÓRIO
PREPARAÇÃO DE UM ENSAIO
DECivil
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?