Os equipamentos utilizados para a realização do ensaio de flexão a três pontos normatizado pela EN 14651 (2007) são dados por: transdutor de deslocamento variável linear (LVDT); sistema de aquisição – Spider 8; máquina universal de ensaio Shimatzu e software controlador da máquina – Trapezium X; câmera Nikon; e software ITOM. As características referentes a esses instrumentos estão descritas nas seções 3.7.1 a 3.7.5.
3.7.1 Transdutor de deslocamento variável linear – LVDT
O transdutor de deslocamento variável linear (LVDT) é um equipamento eletromecânico usado para transformar movimento retilíneo em uma corrente elétrica variável, voltagem ou sinais elétricos (OLIVEIRA, 2009). Esse dispositivo é um sensor eletrônico, utilizado comumente na medição de deslocamentos de estruturas e transdutores de posição, que possibilita enviar os valores das medições diretamente para um sistema de aquisição (LUZ; BUTILHEIRO; SATHLER, 2004).
O equipamento utilizado neste trabalho apresenta uma capacidade de medição de 10 mm de deslocamento e é utilizado para realizar medições lineares, ao passo que produz um sinal de tensão que é proporcional ao deslocamento sofrido pelo seu núcleo. Outrossim, embora seja um sensor extremamente preciso, fornece apenas informações de deslocamentos unidirecionais, sendo adequado para utilização em laboratórios com ambiente controlado (WHITEMAN; LICHTI; CHANDLER, 2002), como é o caso do presente estudo.
Ao ser comprimido, o LVDT emite sinais que são captados pelo sistema de aquisição Spider 8, equipamento descrito na seção 3.7.2, e esses sinais são enviados para o computador pelo software ITOM, instrumento ilustrado no tópico 3.7.5. Sendo assim, esses sinais são fornecidos pelo LVDT em milivolt por volt (mV/V), medida não usual para deslocamentos horizontais, sendo necessário um fator de conversão (calibração) desta unidade para milímetros (mm), atividade descrita na seção 3.8.1.
3.7.2 Sistema de Aquisição – Spider 8
O sistema de aquisição de dados é composto por um condicionador de sinais Spider 8 (600 Hz), que está acoplado a um computador com o software ITOM. Esse condicionador de sinais é uma interface multicanal eletrônica para a aquisição de dados de medições dinâmicas, como por exemplo forças e deslocamentos, que são reproduzidas em função do tempo. Os dados são transmitidos ao computador utilizado através da porta serial (RS-232-C) na unidade de mV/V, sendo convertida, posteriormente, na unidade a qual se deseja analisar.
A configuração do Spider 8, equipamento utilizado neste trabalho, foi feita através de softwares instalados no computador utilizado. A partir deste equipamento, o LVDT é conectado e com o sistema devidamente ligado e conectado ao computador com o software ITOM funcionando, faz-se a calibração do transdutor para posterior medição das grandezas físicas nas unidades de medição desejadas, atividade também descrita na seção 3.8.1.
3.7.3 Máquina de ensaio Shimadzu e controlador Trapezium X
A máquina utilizada para a realização dos ensaios de flexão a três pontos foi a máquina universal Shimadzu Autograph AG-X Plus (modelo de piso), que possui capacidade de carga
de 100 kN e pode apresentar uma velocidade de compressão variando de 0,0005 a 1000 mm/min. A esse equipamento está acoplado o software controlador da máquina, que é o
Como mencionado anteriormente, o software controlador da máquina Shimadzu é o
Trapezium X e, por meio dele, ajusta-se o método de ensaio desejado. Para este trabalho, a
metodologia configurada foi a proposta descrita pela EN 14651 (2007) e este método foi repetido para a análise das 16 vigas de CRF, sem necessidade de uma nova configuração a cada ensaio realizado. Isso acontece porque esta metodologia uma vez programada, não há necessidade de uma nova programação a cada elemento avaliado, sendo necessário apenas informar ao software a quantidade de amostras a serem ensaiadas.
3.7.4 Câmera
A câmera utilizada para os ensaios foi do tipo Nikon D5500, onde a lente padrão foi substituída por uma lente do tipo AF-S DX NIKKON 18-140mm f/3.5-5.6G ED VR com a finalidade de obter uma melhor distância focal e, consequentemente, fornecer uma melhor qualidade nas imagens coletadas. Essas imagens foram utilizadas para definição do parâmetro de tempo de fissuração e, posteriormente, carga de fissuração das vigas, parâmetros descritos na seção 3.9.
3.7.5 Software ITOM
O software ITOM é um programa computacional de código aberto em linguagem Python e C++, que é utilizado para operar sistemas de medição, automação e análise de dados. Esse programa pode ser utilizado para diversas áreas de pesquisa, no entanto, é mais voltado a análise de sistemas ópticos e processamento de imagens, sendo possível utilizá-lo para controlar câmeras, fontes de luz, atuadores, entre outros diversos tipos de hardwares (OLIVEIRA, 2019). Na Figura 26, ilustra-se a interface do programa computacional mencionado.
Figura 26: Interface do software ITOM.
Fonte: Própria (2020).
A interface representada na Figura 26 vem sendo implementada por pesquisadores do Grupo de Pesquisa Mecânica das Estruturas e Materiais Avançados do CNPq, desenvolvido no Laboratório de Computação Científica e Visualização (LCCV) da Universidade Federal de Alagoas, com o objetivo de auxiliar no processo de aquisição de dados gerados pelos LVDTs e das imagens, automatizando a captura das imagens em um determinado intervalo de tempo. A partir disso, pode-se fazer o tratamento das imagens, importando-as do computador para o ITOM e verificando a abertura de fissura, os campos de deformação e campos de deslocamento dos corpos de prova ensaiados.
Ao final da realização dos ensaios, o ITOM gera para cada viga um documento no formato idc, com os dados de abertura de fissura a partir dos LVDTs em conformidade com o tempo de execução do ensaio. Outrossim, também a partir do ITOM, pode-se verificar a altura correspondente ao comprimento longitudinal da primeira fissura para cada uma das vigas analisadas, onde esses dados são obtidos em pixel (px), onde faz-se necessário a conversão de pixel para milímetros, valor determinado pelo próprio programa ao efetuar a calibração da câmera. As informações referentes a uma adequada calibração da câmera podem ser encontradas na seção 3.8.2 e detalhadas no trabalho de Oliveira (2019).