Preparação dos ensaios de compressão

A fase de preparação dos ensaios é crucial para que os resultados obtidos sejam representativos dos fenómenos que se pretendem observar e dos parâmetros que se pretendem quantificar. É importante definir adequadamente a forma de aplicação de carga e as condições de apoio dos perfis, para garantir a representatividade do comportamento

Ensaios de Compressão

associado ao contexto referido. Dentro desta preparação está também incluído todo o processo relativo à instrumentação dos ensaios, designadamente o tipo e quantidade de dispositivos, bem como a disposição adotada para a sua colocação nos perfis.

O primeiro aspeto abordado passou pela definição da peça de ligação entre os perfis metálicos e o pórtico de ensaio, que garante o encastramento da base do perfil e elimina qualquer risco de segurança associado ao desprendimento do perfil da zona de ensaio. Tendo em conta as características do pórtico de ensaio e dos perfis a testar, obteve-se a solução apresentada na Figura 4.5.

(a)

(b) (c)

Figura 4.5 - Peça de ligação entre os perfis e o pórtico de ensaio, planta (a) e alçado (b), e peça real (c).

A solução adotada passa por uma chapa metálica de base com 10 mm de espessura, à qual se soldaram 5 pequenas chapas da mesma espessura. A este conjunto é fixo o provete, por aparafusamento, garantindo que não existem deformações que possam condicionar os resultados dos ensaios realizados. A peça de ligação apresentada permite realizar a fixação inferior dos quatro tipos distintos de perfis testados.

Optou-se por dimensionar uma peça de base que pudesse ser utilizável em perfis de 90 e 150 mm, sendo por isso necessário, por imposições geométricas, que os banzos dos dois tipos de perfis referidos não pudessem ser ligados à mesma chapa vertical, pelo menos de

modo a que a chapa soldada não apresentasse uma espessura demasiado elevada. Para solucionar esta dificuldade, recorreu-se a quatro chapas metálicas soldadas à chapa de base, sendo que a cada tipo de perfil correspondem duas destas chapas. Estas quatro chapas têm uma largura de 24 mm, esta dimensão estava limitada pela largura dos banzos – 40 mm, e estão dispostas de modo a que a duas chapas interiores fixem os banzos dos perfis de 90 mm, e as duas chapas exteriores sejam utilizadas para os perfis de 150 mm, tal como visível nos esquemas apresentados na Figura 4.6. A chapa vertical soldada de 70 mm de largura prende a alma dos diversos tipos de perfis metálicos. As chapas metálicas verticais soldadas à chapa de base apresentam um comprimento de 60 mm possuindo furos de 11 mm de diâmetro, iguais aos existentes nos perfis, permitindo assim que a ligação possa ser efetuada por aparafusamento.

(a) (b)

Figura 4.6 - Fixação à peça de base dos perfis de 90 mm (a) e 150 mm (b).

Outro aspeto condicionante, passava pelo facto de os quatro tipos de perfis testados não apresentarem centro geométrico coincidente. No caso dos perfis sem aberturas, os valores apresentados na Tabela 4.1 relativos à posição do centro de gravidade coincidem com os apresentados na Tabela 4.3, uma vez que a secção é constante ao longo de todo o desenvolvimento do perfil. Nos perfis que apresentam aberturas, a secção transversal é variável pois, as aberturas não se desenvolvem em todo o comprimento do perfil. Neste sentido, adotou-se uma solução aproximada para a determinação do centro de geométrico destes elementos que passou por efetuar uma média ponderada considerando o comprimento do perfil em que a secção é total e a que tem abertura, tendo sido obtidos os resultados apresentados na tabela seguinte sendo os eixos de referência, os já apresentados na Figura 4.2.

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Tabela 4.3 - Posição do centro de gravidade dos vários perfis testados.

Designação 𝑌𝑔 𝑍𝑔

90x1.5_N_Liso 13.63 44.27 90x1.5_N_Furos 14.42 44.27 150x1.5_N_Liso 10.61 74.27 150x1.5_N_Furos 12.37 74.27

Para que a carga fosse aplicada no centro geométrico do perfil era necessário que a peça de ligação sofresse pequenos ajustamentos consoante o tipo de perfil a ser testado. Assim, optou-se por colocar furos ovalizados possibilitando que, aquando da mudança do tipo de perfil a testar, a peça de ligação sofra um ajustamento, garantindo assim a correta aplicação do carregamento.

4.3.1 Monitorização da campanha experimental dos perfis submetidos

a compressão

Na monitorização dos ensaios utilizaram-se extensómetros e transdutores de deslocamento. Foram utilizados extensómetros da marca TML do tipo FLA-3-11 com uma resistência de 120 ± 0.3Ω. Tal como visível nas figuras seguintes, efetuou-se a colocação dos extensómetros de forma a ficar evidente o comportamento das deformações junto às aberturas, no caso dos perfis 90x1.5_N_Furos (Figura 4.7(a) e Figura 4.7 (b)) e 150x1.5_N_Furos (Figura 4.8), recorrendo-se para tal à colocação de 4 extensómetros. Relativamente aos perfis sem furação, foram colocados 3 extensómetros, sendo que, uma vez que já não existia o efeito da abertura no comportamento do perfil, optou-se por efetuar a monotorização do comportamento dos banzos, existindo também a colocação de um extensómetro na alma dos perfis.

(a) (b) (c)

Figura 4.7 - Disposição dos extensómetros nos perfis 90x1.5_N_Furos nos provetes P1, P2, P3 (a) e P4 (b) e nos perfis 90x1.5_N_Liso (c).

(a) (b)

Figura 4.8 - Disposição dos extensómetros nos perfis 150x1.5_N_Furos (a) e 150x1.5_N_Liso (b).

Tal como já foi referido, foram também utilizados transdutores de deslocamento (LVDTS), que permitiram medir os deslocamentos relativos entre alguns pontos. Em todos os ensaios foram utilizados 5 transdutores, sendo que, no caso dos perfis 90x1.5_N_Furos e 150x1.5_N_Furos se recorreu a transdutores de curso de 2.5 mm para medir a variação das dimensões das aberturas, tanto horizontal como vertical, e a variação do comprimento do perfil, recorrendo-se à colocação de dois transdutores em posições simétricas. O transdutor 83073 encontrava-se colocado no atuador do equipamento, monitorizando a fase do ensaio com controlo por deformação e medindo a variação do comprimento dos perfis. A disposição dos transdutores nos perfis com aberturas é visível na Figura 4.9.

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(a)

(b)

Figura 4.9 - Disposição dos transdutores nos perfis 90x1.5_N_Furos (a) e 150x1.5_N_Furos (b).

No que respeita aos perfis sem aberturas, foram utilizados dois transdutores com curso de 2.5 mm, em posição idêntica à verificada nos perfis com a furação, no controlo da variação do comprimento vertical dos elementos, e foram também colocados transdutores de curso de 5 mm na medição dos deslocamentos relativos existentes entre os reforços de extremidade dos banzos, tal como visível na Figura 4.10.

(a)

(b)

Figura 4.10 - Disposição dos transdutores nos perfis 90x1.5_N_Liso (a) e 150x1.5_N_Liso (b).