Del 3 SYNSPUNKTER
3.5 Studentene ved IT103
Para a moldagem das vigas foram utilizadas fôrmas confeccionadas em madeira compensada plastificada com 14 mm de espessura. O preparo do microconcreto e do compósito cimentício foi realizado com uso de uma betoneira elétrica de 300 litros de capacidade. A composição de materiais utilizada nas misturas está descrita na Tabela 6.2.
Devido à elevada fluidez apresentada pelo microconcreto e pelo compósito cimentício, o vibrador de imersão foi ligeiramente usado para expulsar o ar aprisionado no interior das misturas. Após sete dias de cura, as vigas foram retiradas das fôrmas e armazenadas no galpão de ensaio do laboratório. Na Figura 6.2 destacam-se algumas etapas da moldagem das vigas.
Tabela 6.2 – Composição de materiais para moldagem das vigas
Microconcreto - CPM Compósito – CPM1A2C Material Traço em
massa específica Massa Traço em massa específica Massa
Cimento CP-V ARI PLUS 1,0 3,15 kg/dm3 1,0 3,15 kg/dm3
Areia 2,13 2,65 kg/dm3 2,13 2,65 kg/dm3
Brita 0 1,83 2,87 kg/dm3 1,83 2,87 kg/dm3
a/c 0,48 - 0,48 -
Consumo de cimento (kg/m3) 446 446
Teor de fibra de aço** - 1% fibra A + 2% fibra C Aditivo – Superplastificante
Glênium 51 0,5%
*
1,09 kg/dm3 0,5%* 1,09 kg/dm3
* o aditivo foi dosado em relação ao peso do cimento; **
fibras de aço apresentadas no Capítulo 5.
a) fôrmas de madeira b) materiais já dosados
c) betoneira elétrica d) microconcreto no interior da betoneira
e) moldagem das vigas f) vigas após moldagem Figura 6.2 – Etapas da moldagem das vigas
Para determinação das propriedades mecânicas (resistência à compressão axial, resistência à tração por compressão diametral, módulo de elasticidade, energia de fraturamento, tenacidade flexional e tenacidade ao fraturamento) do microconcreto e do compósito cimentício, foram moldados corpos-de-prova cilíndricos de 10 cm de diâmetro por 20 cm de altura e corpos-de-prova prismáticos de 15 cm x 15 cm x 50 cm. Esses foram mantidos às mesmas condições de cura e de adensamento das vigas.
6.2.3.Aplicação do reforço
Antes da aplicação do reforço nas vigas, procedeu-se com a execução dos entalhes exatamente na posição e profundidade indicadas na Figura 6.1 e no Quadro 6.1. Os entalhes, como mostra a Figura 6.3, foram executados por meio de um disco de corte de concreto acoplado a uma serra elétrica manual.
a) entalhe de extremidade b) entalhe no meio do vão Figura 6.3 – Detalhe dos entalhes executados nas vigas
O sistema de reforço aplicado nas vigas foi constituído por uma manta de fibras de carbono (CVU 334HM-0,3), fornecida pela Texiglass Indústria e Comércio Têxtil, por um adesivo epóxi (Epóxi Estruturante FC) e por um primer (Primer Epóxico FC) fornecidos pela Rogertec Engenharia e Comércio Ltda. Os componentes do sistema de reforço podem ser vistos na Figura 6.4. A manta de fibras de carbono foi a mesma aplicada no reforço das vigotas do Capítulo 4.
a) manta de fibra de carbono b) primer e adesivo epoxídico Figura 6.4 – Componentes do sistema de reforço
Os procedimentos para aplicação do reforço nas vigas obedeceram às seguintes etapas:
• Preparo do substrato das vigas por meio da retirada da camada de pasta de cimento e exposição parcial dos agregados graúdos, utilizando-se para tanto um disco diamantado acoplado a uma esmerilhadeira elétrica (Figura 6.5.a);
• Aplicação do primer sobre a superfície para favorecer a aderência do adesivo (Figura 6.5.b);
• Mistura do adesivo bi-componente, na proporção 1:1 em volume e aplicação sobre a superfície com auxílio de uma espátula, procurando-se formar uma camada de espessura uniforme (Figuras 6.5.c e 6.5.d);
• Posicionamento da manta sobre a camada de adesivo com aplicação de uma pequena pressão com as próprias mãos e, em seguida com um rolo de borracha (Figura 6.6-a);
• Aplicação de uma camada final de adesivo sobre a manta para concluir a aplicação do reforço (Figura 6.6-b).
a) preparo do substrato b) superfície com primer
c) mistura do adesivo d) aplicação do adesivo Figura 6.5 – Preparo do substrato e aplicação do adesivo
a) posicionamento da manta b) vigas após aplicação do reforço Figura 6.6 – Posicionamento e aplicação da manta
6.2.4.Ensaio das vigas
Os ensaios foram realizados no Laboratório de Estruturas da Escola de Engenharia de São Carlos - LE-EESC, utilizando-se um atuador servo-hidráulico da marca Instron, com capacidade máxima de 100 kN, que permitiu aplicar o carregamento por meio de controle de deslocamento a uma taxa de 0,005 mm/s. Na Figura 6.7 pode-se observar o aspecto geral do ensaio. O atuador servo-hidráulico encontrava-se fixo a uma viga metálica de elevada rigidez que fazia parte de um pórtico metálico de reação.
Os valores de forças e flechas das vigas e as deformações no reforço foram monitorados durante a realização dos ensaios por um sistema automático de aquisição de dados (Figura 6.8). Para obtenção das flechas das vigas, os transdutores de deslocamentos foram acoplados a uma régua metálica presa na própria viga.
As vigas foram biapoiadas (apoios de primeiro gênero) e carregadas até a ruína por meio da aplicação de duas forças concentradas (para av/h = 2,0 e 3,0) e de apenas
uma força concentrada no meio do vão (para av/h = 4,2). Com o intuito de investigar a
distribuição de tensões no reforço, extensômetros elétricos de resistência foram coladas na manta de fibras de carbono nas posições indicadas na Figura 6.9.
Figura 6.7 – Aspecto geral do ensaio das vigas
Sistema de aquisição de dados de extensometria:
Vishay Measurements Group System 5000
Controlador: IST – Instron Structural Testing
Systems 8400
Módulo: System 5000 – Vishay Micro-
Measurements
Figura 6.8 – Sistema de aquisição de dados
APOIO STRAIN GAUGE APOIO
5 4 1 2 3 MEIO DO MANTA 6 7 10 10 10 10 20 20 VISTA INFERIOR 10 10 VÃO 50 50
Figura 6.9 – Posicionamento dos extensômetros no reforço
Régua metálica: yoke Perfil metálico
Célula de carga: Instron-100kN
Transdutor de deslocamento: Kyowa – 10mm Viga Bancada de concreto Cabo de extensômetro