Planejamento da Experimentação

Tendo em vista o objetivo principal do trabalho, que é o estudo da influência do vazio interno e da taxa de armadura nos parâmetros de propagação das ondas de ultra-som em ensaios de classificação de postes tubulares, alguns fatores do planejamento foram previamente adotados (sem avaliação estatística preliminar) visando simular as condições usuais dos postes tubulares mais comumente utilizados nas redes de energia. São eles:

1-) (11 x 600) cujo diâmetro externo é de 420 mm e a parede possui 60 ou 80 mm de espessura, a critério do fabricante, resultando em vazio interno de 300 mm e 260 mm.

2-) (11 x 200) cujo diâmetro externo é de 370 mm e a parede com 60 mm, resultando em vazio interno de 250 mm.

3-) (9 x 200) cujo diâmetro externo é de 320 mm e a parede com 60 mm, resultando em vazio interno de 200 mm.

A adoção dos diâmetros dos protótipos se deu em função dos diâmetros reais de cada um dos tipos de postes mencionados (11 x 600; 11 x 200 e 9 x 200) nos pontos de engastamento,, visto ser esta a posição mais solicitada à flexão nos mesmos.

A adoção do comprimento do protótipo (500 mm) se deu em função do comprimento de onda (λ), de forma a garantir que, mesmo com o uso da menor frequencia adotada nesta pesquisa (45 kHz), o comprimento de percurso da onda fosse pelo menos 5 vezes o comprimento de onda. Esta condição permite a adoção da hipótese de meios infinitos para a propagação das ondas. Nos casos reais de uso de ultra-som na classificação de postes, o comprimento de percurso será muito superior, melhorando a condição de propagação das ondas, mas exigindo o uso de equipamentos de potencia suficientemente elevada, para que

seja possível a captação do sinal de chegada, já que o mesmo vai sendo atenuado durante o percurso.

Em relação à armadura longitudinal, uma pesquisa informal nas empresas fabricantes de postes tubulares permitiu concluir que, em 95% dos casos o diâmetro de 10 mm é o mais utilizado na confecção dos postes, com variação apenas na quantidade de barras, dependendo da capacidade do poste (6000 ou 2000 N). Assim, também se levando em consideração o que é usual nas empresas fabricantes de postes tubulares, foram adotadas, em termos de armadura, 12 e 15 barras.para todos os postes e 9 barras apenas para o diâmetro de 32 cm (poste do tipo 9 x 200),

Em relação à armadura de cisalhamento, as empresas normalmente adotam barras de 5 mm espaçadas a cada 12m mm. Assim, nesta pesquisa adotou-se a mesma bitola com espaçamento de 133 mm, correspondendo ao posicionamento de 4 estribos na forma do protótipo. Essa armadura foi fixada para todos os protótipos, de forma que não se constituiu em fator de variação.

Para a decisão dos níveis de resistência a serem utilizados na pesquisa levou-se em consideração a resistência mínima normalmente adotada pelas concessionárias de energia (25 MPa), um valor de resistência inferior (7,5 MPa) e um valor de resistência intermediário (15 MPa) de forma que se tivesse um faixa de variação que permitisse análise estatística deste fator.

Assim, planejamento fatorial completo, igual para todas as variáveis respostas, levando em conta todos os vazios internos (inclusive o zero de vazio – protótipo maciço), todas as condições de armadura (inclusive o zero de armadura) e todas as condições de resistência pré- estabelecidas, resultaria em um número mínimo de 60 protótipos (5 (vazios internos) x 4 (número de armaduras) x 3 (valores de resistência)). Tendo em vista que o ensaio é não- destrutivo o número de repetições não seria problema, já que poderia ser realizado nos mesmos protótipos.

Buscando-se avaliar a possibilidade de redução do número de protótipos a serem construídos, foi realizado ensaio preliminar visando definir, de forma isolada, a influência do vazio interno na propagação de ondas longitudinais, radiais e indiretas (superficiais).

Os resultados destes ensaios preliminares permitiram concluir que nem o vazio interno, nem o diâmetro da peça têm influência sobre a velocidade de propagação das ondas de ultra- som na direção longitudinal (VL). Assim, o fator diâmetro do vazio foi eliminado do

planejamento, que ficou reduzido a um número mínimo de 12 protótipos.

No caso da velocidade de propagação superficial (VS) os ensaios preliminares haviam

indicado não haver variação em função do vazio interno. No entanto estes ensaios foram realizados com apenas 1 nível de espessura de parede e sem presença de armadura. Tendo-se em vista que propagação das ondas no caso da medição superficial é na parede (zona de recobrimento), incluiu-se este parâmetro no planejamento fatorial de VS, resultando na

necessidade de 18 protótipos para esta avaliação (3 níveis de fck x 2 níveis de espessura de

parede (60 mm e 80 mm) e 3 níveis de armadura).

Para a velocidade de propagação radial (VR) os ensaios preliminares indicaram não haver

influência do diâmetro para os protótipos maciços, ou seja, quando não há vazio interno. No entanto, para as peças com vazio interno, este fator exerce influência em VR, Assim, foram

adotados os fatores fck em três níveis, vazio interno em quatro níveis (20, 25, 26 e 30) e

armadura em três níveis (0, 12 e 15 barras), resultando em 36 protótipos. O protótipo com 9 barras foi eliminado, pois não há interação com todos os níveis de vazio interno. As Tabelas 3.1 a 3.3 resumem o planejamento da experimentação para cada variável resposta VL, VR e VS,

respectivamente.

TABELA 3.1. Fatores e níveis do planejamento experimental da variável resposta Velocidade

Longitudinal (VL).

Fatores Quantidade

de níveis Valor de cada nível

Resistência Nominal do concreto (MPa) 3 7,5 15 25 Armaduras 4 9 barras de 10 mm 12 barras de 10 mm 15 barras de 10 mm 0 barras (sem armadura)

TABELA 3.2. Fatores e níveis do planejamento experimental da variável resposta Velocidade

Radial (VR)

Fatores Quantidade

de níveis Valor de cada nível

Resistência Nominal do concreto (MPa) 3 7,5 15 25 Vazio interno (mm) 4 300 (Dext de 420 mm e parede de 60 mm) 260 (Dext 420 mm e parede de 80 mm) 250 (Dext de 370 mm e parede de 60 mm) 200 (Dext 320 mm e parede de 60 mm) Armaduras 3 12 barras de 10 mm 15 barras de 10 mm 0 barras (sem armadura)

TABELA 3.3. Fatores e níveis do planejamento experimental da variável resposta Velocidade

Superficial (VS)

Fatores Quantidade

de níveis Valor de cada nível

Resistência Nominal do concreto (MPa) 3 7,5 15 25 Espessura da parede (mm) 2 60 mm 80 mm Armaduras 3 12 barras de 10 mm 15 barras de 10 mm 0 barras (sem armadura)

Para cada resistência característica de concreto foram moldados, além dos protótipos, corpos-de-prova cilíndricos de 100 mm de diâmetro e 200 mm de comprimento para a determinação do valor da resistência característica (fck) e módulo de deformação (Eci) por

ensaio de compressão. E, também, para a avaliação da variação da VL com fck e Eci, de forma a

se determinar as faixas de classificação de postes novos de concreto armado, um dos objetivos da pesquisa. Além dos corpos-de-prova cilíndricos foram moldados corpos-de-prova prismáticos (cubos) de 150 mm de aresta para a determinação da matriz de rigidez por ultra- som. Apesar de não ser objetivo principal da pesquisa, esse objetivo secundário é de grande

das fabricas de postes de concreto ou em outros laboratórios, para a caracterização do concreto utilizando ensaio não-destrutivo de fácil realização, como ferramenta de análise.