Congresso Nacional de Mecânica Experimental

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Congresso Nacional de

Mecânica Experimental

Guimarães, 21-23 de Abril, 2010

Congresso Nacional de

Mecânica Experimental

2010

Actas do 8° Congresso Nacional de

Mecânica Experimental

Guimarães, 21-23 de Abril 20 10

Editores

Graça Vasconcelos Paulo Lourenço Joaquim Barros

Filipe Samuel Silva

Editores Associados

Abilio de Jesus

João Ramôa Correia Jorge Branco

Mário Vaz Paulo T. Castro

Universidade do Minha Universidade do Minha Universidade do Minha Universidade do Minha

Universidade de Trás-das-Montes e Alto-Douro

Instituto Superior Técnico Universidade do Minha

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

iv

COMISSÃO ORGANIZADORA

Graça Vasconcelos (UMINHO) Paulo B. Lourenço (UMlNHO) Joaquim Barros (UMlNHO) Filipe Samuel Silva (UMINHO) Arlindo Gonçalves (LNEC) João Ferreira (lC/rST)

Joaquim Silva Gomes (FEUP/fNEGI) José Cime (FCTUC)

Mário Santos (INETI)

COMISSÃO CIENTiFICA

A. Simões (U Aveiro) A. Sousa Miranda (UMINHO) A. Torres Marques (FEUP) A. Trigo Cabral (FMUP) Abílio de Jesus (UT AD) Alfi:edo Ribeiro (UT AD) Álvaro Cunha (FEUP) Arlindo Gonçalves (LNEC)

Carlos Navarro (U. Carlos

m,

Madrid)

Ema Coelho (LNEC) Eisa de Sá Caetano (FEUP) Elza Fonseca (fPB)

F. Queirós de Melo (U Aveiro) Graça Vasconcelos (UMTNHO) Humberto Varum (U Aveiro) J. C. Reis Campos (FMDUP)

SECRETARIADO

Paula Teixeira

gu Congresso Nacional de Mecânica Experimental

J. F. Dias Rodrigues (FEUP)

Luís Rocha (UMINHO) Jú lio Montalvão e Silva (1ST) Manuel Freitas (1ST)

Marcelo Moura (FEUP) Maria João Barros (U Açores) Mário Santos (lNETI) Mário Vaz (FEUP) Nuno Rilo (FCTUC) Paulo Piloto (TPB)

Paulo Tavares de Castro (FEUP) Rui Carneiro de Barros (FEUP) Rui Guedes (FEUP)

Rui Reis (UMINHO) Said Jalali (UMINHO)

Guimarães, 21-23 de Abril, 2010

Prefácio

A mecânica experimental tem-se assumido ao longo das décadas mais recentes como

motor de desenvolvimento científico e tecnológico com uma importância centr~l na

caracterização dos materiais, na caracterização do comportamento de estruturas e de

componentes estruturais em diversas áreas do conhecimento, nomeadamente na engenharia civil, engenharia mecânica e engenharia de materiais, e no desenvolvimento de novos materiais. A análise experimental tem-se assumido também corno base física para a verificação e validação de modelos numéricos e analíticos que pretendem simular e prever o comportamento de materiais e estruturas. Ainda no âmbito da mecânica experimental tem-se assistido a um importante desenvolvimento de novas técnicas experimentais e melhoramento de técnicas experimentais existentes.

o

8° Congresso Nacional de Mecânica Experimental conta aproximadamente com 100

contribuições, o que demonstra a importância e vitalidade da componente experimental

na actividade de investigação a nível nacional. À semelhança dos encontros anteriores,

este congresso apresenta-se como um fórum privilegiado de divulgação

e

discussão das

mais recentes tendências e avanços na área da Mecânica Experimental no domínio das aplicações a problemas de Engenharia.

o

Congresso Nacional de Mecânica Experimental é pela primeira vez organizado com a

coordenação afecta à área da Engenharia Civil, depois de consecutivas organizações sob a égide da Engenharia Mecânica, sempre em colaboração com a Associação Portuguesa de Análise Experimental de Tensões. Esta organização proporcionou uma maior participação de investigadores na área da engenharia civil, bem como a atracção de alguns colegas Brasileiros com contribuições na área de engenharia civil.

Desta 8<1 edição destaca-se a existência de conferências convidadas proferidas por investigadores nacionais e estrangeiros de competência reconhecida internacionalmente, sendo também de destacar a actualidade e a excelente qualidade dos trabalhos que encerra na área da análise dinâmica experimental, caracterização de materiais através de nanoindentação. caracterização da nanoestruturas de materiais poliméricos, fadiga de ligações rebitadas usadas em aeronaves e biomecânica. Neste evento é ainda de salientar a existência de sessões especiais na área de engenharia civil relacionadas com a aplicação de materiais compósitos à engenharia civil e a estruturas de madeira, bem como sessões especiais na área da fractura, fadiga dos materiais e estruturas e biomecânica.

A organização agradece a confiança da Associação Portuguesa de Análise Experimental

de Tensões, a contribuição dos conferencistas convidados e o empenho dos

coordenadores das sessões especiais. Uma palavra especial a todos os autores que, pelos

trabalhos submetidos, contribuíram para o sucesso da 8a _{edição do Congresso Nacional}

de Mecânica Experimental.

Guimarães, Abril 20 I O

Graça Vasconcelos I Paulo B. Lourenço I Joaquim Barros I Filipe S. Silva

vi

Organização

Universidade do Minha

Patrocínios

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APAET

,

,

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Associação Portuguesa de Análise Experimental

de Tensões

T

MRA

Apoios

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caixa Geral de Depositas

8" Congresso Nacional de Mecânica Experimental

c

FundJçjo Jura.t Ciê.ncioll' .t Tl'OlOlogiJ

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Todos os direitos reservados. Este livro não pode ser reproduzido, no todo ou em parte, por qualquer forma ou quaisquer meios electrónico, mecânicos ou outros, incluindo fOlocopia, gravação magnética ou qualquer outro processo de armazenamento ou sistema de recuperação de inforrnnção. sem prévia autorização escrita dos editores.

Os artigos incluídos no livro são publicados na forma de submissão pelos autores, após revisão pela Comissão Científica. Os editores não podem aceitar qualquer

responsabilidade por possíveis erros ou discrepâncias.

ISBN.' 978-972-8692-47-6

" Universidade do Minho

Departamel/tu de Engenharia Civil, AzurclII, P-4800 Guimarães Tel: +351 2535/0 200, Ftu: +35/ 253 5102/7

Guimarães, 21 -23 de Abril, 2010 vii

Índice

Prefácio ... ... ... ... ... v

Conferências Convidadas

Novas perspectivas na análise do comportamento dinâmico de estruturas ... " ... " .... " ... 3

E. Caetano. A. Cunha, F Magalhães

Damage tolerance of aircraft panels ... ... 17

P.MS.T. Castro. S.Mo. Tavares. fé Richter-Trume/; P.F.P. de Matos. P.MG P. Moreira. L.F.M da Silva

Evaluation ofnanostructure and mechanical propertics ofpolymers by simultaneous

straining and Saxs experiments in a synchroton ... ... 29

Z. Del1che,~

N. Stribeck, M

lv/otovilin,

N. Del1cheva

Análise inversa em nanoindentação ... ... ... ... 31

1. V:

Fernandes.

N.A.

Sakharova,

Me.

Oliveira,

1.M

Antunes

September 11 , 200 I: The World Trade Center, New York City ... .... ... ... 43

D.T. Biggs

Métodos experimentais em Dinâmica de Estruturas e Engenharia Sísmica ... 45

A. Campos Costa

Sessão Especial - Compósitos na Construção

Aplicação da técnica da inserção de laminados de CFRP no reforço ao corte de

vigas de betão amlado ... ... ... .. 51

S. Dias.

J.

Barros

Design ofnew composite materiais with improved fire reaction properties ... ... 53

Celeste M C. Pereira

Avaliação de modelos de dimensionamento paro o reforço à flexão com CFRP

(FlB vs. ACI) ... ... ... .... 55

D.MM Azevedo. L.F.P. Juvandes. A.A.R. Henriques

Construção de estruturas de betão anuado com varões de FRP ... 57

v.L.F. Reis. L.F.P. Juvandes

Comportamento da ligação entre laminados mul ti-direccionais de CFRP e o betão ... ... 59

VlJl 8° Congresso Nacional de Mecânica Experimental

Sessão Especial - Fadiga dos Materiais c Estruturas

Efeito da sequência de cargas axial e de torção na previsão de vida em fadiga

multi axial ... ... 63

L. Reis, V: Anes, B. Li. M Freitas

Simulação por elementos finitos de curvas S-N de ligações rebitadas ... 65

J.A.FO. Correia, A.MP. de Jesl/s, A.L.L. Silva

Crack propagation behaviour of a puddle iran under constant and variable

amplitude loading .... ... ... ... ... ... ... ... .... ... . 67

A.MP. de Jesl/s, J.MC. Maeira, A.L.L. da Silva, A.S. Ribeim

Resistência à fadiga em misturas betuminosas para pavimentos rodoviários ... 69

J. Pais, C. Palha

Evaluation ofMurakami and De Kazinczy madels on prediction ofhigh strength

nodular cast iran fatigue limit ... 71

N. Cosia, FS Silva

Sessão Especial - Fractura

Fraeture and fatigue eraek growth behavior af frietion stir welded al-Li2195-T8X ... ... 75

P.MGP. Moreira, P. C. A/. Azevedo. M V.A . de Figueiredo, M Windisch, G Sinllemas, P.MST de Caslro

A hybrid experimental-numerical methodology for fracture mechanics analysis

af cracked structures ... ... 77

V.

Richler-TrtllIllllel; P.MGP. Moreira, SD. Pastrallla, MA.P. Voz, P.MS.T. de Caslro

Comparison between alternative FE modelling strategies for riveted connections

concerning fatigue assessment ... .... ... ... 79

MP.G Rodrigl/es, A.MP. de Jesl/s, A.L.L. Silva

Variable amplitude fatigue crack growth madelling ... .... ... 81

A.S. Ribeiro, A.MP. de Jesl/s, J.M Cosia, L.P Borrego,

Jc.

Maeim

Fractura em modo misto IIH de ligações coladas em madeira .... ... 83

J.MQ. Oliveira, J.J.L. Morais, MFSF de Moura

Sessão Especial - Biomecânica

Estudo da marcha de crianças em idade escolar que transportam mochilas às

costas usando cinemática ... ... ... .. 87

D. Rocha, J. Rocha, TM Barbosa, L. Queijo, !V!. San Juall

Estudo da Biomecânica do remate em hóquei em patins ... 89

MA.P. Voz, N.

V.

Ramos, FQ. de Melo, J. Abrallles, T Fenu, T. POI'lIdez, T Porlela

Quantitative evaluation af effects of Levodopa treatrnent in patients with Parkinson

disease using Gait analysis: preliminary results ... ... .... ... ... ... ... .... ... 9 1

MI. Martins,

S.

Pinhão,

V.

Cimolill, M Galli

Análise de tensões em fé mures do mesmo género e diferente faixa etária ... 93

Guimarães, 21-23 de Abril, 2010 ix

A influência da resolução do STL na qualidade geométrica e dimensional de

modelos anatómicos obtidos por processos de Prototipagem Rápida ... ... ... ... 95

C. Relvas, J. Rodrigues, A. Ramos, A. Completo, J. Simões

Sessão Especial - Estruturas c Ligações de Madeira

Comportamento mecânico de ligações madeira-betão entalhadas coladas .... ... 99

SR.S. Monteiro, A.MP.G Dias, JH.Jo. Negrão

Avaliação das propriedades mecânicas da madeira in situ por ensaios em

mesoprovetes ... ... ... ... 101

R.D. Brites, JS. Machado, P.B. Lourenço

Aplicação do eurocódigo 5 na avaliação de ligações tradicionais de madeira

ao fogo ... ... 103

P.B. Cachim, N. Lopes, H. Cruz, 1. Branco, P. VUa Real, P. Palma

On the evaluation of elastic properties of p. pinaster at the growth ring scale ... 105

J. Pereira, 1. Xaviel; 1. N/orais, J. LOl/sada, F. Pierrol1

On the detennination of the modulus of elasticity of wood by compression tests

parai leI to the grain ... ... , 107

1. Xaviel; A. Jesus, J. /v/orais, J. Pinto

Modelação de urna ligação tradicional de respiga e mecha solicitada à compressão ... 109

A. Feio, JS Machado

Desenvolvimento de soluções de reforço em ligações de madeira do tipo cavilha ... 111

c.L. Santos, A.MP. de Jesus, JJL. Morais, E.R.MA. Queirós, A.M V Lima

Ligações coladas madeira-betão ... 113

1. Negrão, F. Oliveira, C. Oliveira, P. Cachim

Avaliação da distribuição de carga em pavimentos de madeira através de ensaios

in situ ... ... ... .... 115

T.

I1harco, J Guedes, A. CosIa, A. Aréde, E. Pal/pério

Estruturas de madeira reforçadas com sistemas FRP: Análise de aderência entre materiais 117

L.FP. JI/vandes, R.M

T.

Barbosa

Análise do comportamento de conectares metálicos em vigas mistas de madeira

e concreto .. ... ... ... ... ... , ... 119

L.FP. Jm'andes, R.M

T.

Barbosa

Ensaios Experimentais

Friction stir welding on T·joints: residual stress evaluation ... 123

R.A.S Castro, V. Richler-Tl1lmmel; SUO. Tavares, P.A1.GP. Moreira, P. Vilaça, P.MS.

T.

de Castro

Avaliação de ferramentas para a furação de laminados ... 125

x 8U Congresso Nacional de Mecânica Experimental

Previsão do módulo de ruptura à flexão em toras de eucalyptus SP pelo ensaio

de vibração transversal ... 127

MR. Carreira, Jc. Molina, C. Jr Calil, A.A. Dias

Caracterização geométrica e mecânica de paredes em perpianho de granito ... 129

C. Almeida, J Guedes, A. Arêde, A. Costa

Ensaios à compressão em painéis de concreto laminar envelopado -eLE ... 131

E. V. Rodrigues, E. V.M Carrasco, G Queiroz, Go. Ribeiro, PA. De Paula

Estud.o experim~ntal em l!g~ções madeira-betão com ligadores metálicos

assocIados a reSInas epoxldlcas ... 133

H.MG Martins, L.Pc. Jorge, A.MP.G Dias

Análise experimental do processo de micro furação electroquímica ... ... 135

GR. Ribeiro, I.MF. Bragança, P.A.R. Rosa, P.A.P Martins

Ensaio na mesa sísmica de um modelo fisico de uma barragem abóbada ... 137

J.P. Gomes

Avaliação experimental do comportamento de frontais Pombalinos sob a acção de cargas horizontais ... 141

J. Fen'eira, J. Appletol1, MJ. Teixeira

Caracterização de Materiais

Caracterização de materiais compósitos à base de gesso FGD ... 145

A. Camões, C. Cardoso, R. Cunha, G Vasconcelos, P. Medeiros, R. Eires,

S. Jalali, P.B. Lourenço

Comportamento de laminados multi-direccionais de CFRP com vista a aplicações

em Engenharia Civil ... 147

J. Sena-Cruz, J.A.

o.

Barros, MR. Coelho

Colagem e propriedades mecânicas da madeira de pinheiro tratada termicamente ... 149

B. Esteves, H. Pereira

Estudo do comportamento balístico de estruturas contendo cortiça ... 151

S. Sanchez-Saez, E. Barbero, J. Sousa Cirne

Análise e caracterização da degradação de compósitos reforçados com fibra de

juta e fibra de vidro em ambiente controlado ... 153

L. Reis, N Lopes, C. Alves, M Freitas

Oplimizatiol1 of sintering temperature and compaction pressure of stainless

steel/SiC compositcs ... 155

O. Carvalho, D. Soares,

ps.

Silva

Characterization of the tensile and shcar bond strength of concrete block rnasonry ... 157 f(G Haach, G Vasconcelos, P.B. Lourenço

Resistance evaluation of a rnetal-cerarnic dental funtionally graded restoration ... 159

Guimarües, 21-23 de Abril, 2010 xi

Compor tamento de Materiais

Errect ofhea! treatmen! on residual stress fields in cladded steel tube header sheets

of reactor pressure vessels ... ... .... ... ... .. ... 163

UJ. Marques, A.C. Batis/a, 1. Kornmeiel; A. Loureiro

Degradação ambiental de perfis pultrudidos de GFRP constituidos por matrizes

de poliéster e viniléster .... ... ... 165

J.R. Correia, S. Cabral-Fonseca, A. Carreira, R. Costa, MP. Rodrigues, MI. Eusébio, FA. Branco

~oC?p0.rtamento estr~tural de painéis sanduíche compósilos para aplicações na

lndustrHl da construçao ... ... ... . 167

I.A. Almeida, J.R. Correio, FA. Branco, J.A. Gonilha

Caracterização da decomposição térmica e fonnação carbonosa de tintas

intumescentes ... ... 169

L. Mesquita, R Pilolo, F Magalhães, J. Pimenla, M Voz

Estado limite de utilização de tijolos de solo-cimento e fibras de madeira ... 171

J.N.R. Mantilla, E. rêM. Carrasco, S.O da Silva

A termografia no apoio à modelação do betão na fase de hidratação do cimento ... 173

Nl Azenha, R. Faria, H. Figueiras

Determinação de propriedades mecânicas de ligas de magnésio e alumínio para

aplicações de cras/nvorthilless ... 175

N. Peixinho

Influência do tipo de defeito na compressão após impacto de placas compósitas

de diferentes espessuras ... ... ... 177

A.M. Amaro, FM.RM. Pinlo, L.

as.

Guimarães

Experimental study on impact energy absorbing elements using configurable

thermal triggers ... ... ... ... ... 179

P.

Pereira, N. Peixinho, D.M Dimas, D. Soares,

C.

Vilarin/1O

Correlatian between mechanical properties and microstructure in an AI-7%Si AlIay... 181

FS. Silvo,

a

Chirila, N. Costa, 1. Slefanesel/, D. Soares

Modelação do comportamento mecânico em compressão de rochas granulares ... 183

!vI. Ludovico Marques,

C.

C/lOs/re, G Vasconcelos

Desenvolvimento de um sistema de detemlinação da curva tensão-deformação

através do ensaio "bulge" ... ... ... 185

A. Santos. J. MelJdes, F. Gomes Almeida, J. Reis, P. Teixeira, A. Barata Rocha

Experimental methods of micromechanics applied to microstructural characterization af extruded cIay brick for mansonry ... ... ... ... ... ... 187

xi i 811 Congresso Nacional de Mecânica Experimental

Comportamento de Estruturas

Estudo de uma laje nervurada em modelo reduzido submetida a um carregamento

linear ... ... ... ... ... ... 19 1

PF Selnvetz, FPSL. Gastai, L.CP Silva

Avaliação experimental de vigas mistas de MLC-concreto reforçadas com fibras de vidro 193

1.L. MiaI/O, A.A. Dias

Flexão de vigas de concreto autoadensável reforçado com fibras de aço ... . 195

A.R. Barros, PCC Gomes, A.S.R. Barboza

Anólise experimental do comportamento até

à

rotura de vigas de betão armado ... 197

1. C. MaiOS, I. Valente, P. Cruz

Caracterização do comportamento de conectares tipo pemo sob diferentes tipos de

carregamento ... ... ... ... ... ... ... 199

I.B. Valente, A1.P. T. Fer11andes

Análise da aderência aço-concreto sob efeito de altas temperaturas ... 20 I

L.F. Caetano, R. ShimolJlukay, V. C. Perroni, J.L.D. Ribeiro, L. c.P. Silva Filho

Estudo numérico e experimental do chassis de um protótipo -Fómlllla de stlldent... 203

D. Santos, A. Oliveira, L. Roseira, P. Ferreira

Análise do sistema succionador de fumaça e odores provenientes do processo de

transformação do chumbo em placas para baterias ... 205

GA. Pelegrilli, M T. Bati, GN. Caprario

Métodos Computacionais em Estruturas

Modelagem numérica dos efeitos da corrosão em estruturas de concreto armado ... 209

A. GraeJJ lêM.R. D 'Avila, L.CP Silva Filho

Modelaçiio da furação de laminados por elementos ti ni tos ... ... 211

L.MP Dllrão, D.1.S GOllçalves, MFSF. MOllra, A. T. Marqlles

Análise numérica de pilares de aço em contaclo com alvenaria sob situação

de incêndido ... .. ... 213

E.FA. Kimura, J Munaiar Neto, M Mali/e, V:P Silva

Instrumentação e Controlo

A control platforrn based on dynamic modeling of stTuctures ... 217

C. Oliveira, S.A. David

Long deck suspension bridge monitoring: The vision syslem calibration problem ... ... 219

CA. Sal1tos, C O. Costa, J.P Batista

Instrumentação axial e radial em ensaios triaxiais no domínio das pequenas

defomlações ... ... ... 221

N. Araújo, A. Gomes Correia

Desenvolvimento de equipamento para micro furação por electroerosão ... 223

Guimarães, 21-23 de Abril, 20 I O xiii

Desenvolvimento e eficiência de equipamentos para o assentamento de pisos

cerâmicos e a resistência de aderência à tração ... 225

M

T.

BalÍ, GA. Pelegrini

Análise Dinâmica e Vibrações

Aspectos teóricos da avaliação de vibrações em passarela de madeira por meio

de modelo reduzido ... 229

PGA. Segundinho, A.A. Dias, MR. Carreira

Observação e análise do comportamento dinâmico da torre das tomadas de água

da barragem do Cabril ... 231

M Espada, P Mendes, S. Oliveira

Análise pseudo-dinâmica de bancos automóveis utilizando um algoritmo

complementar de Newmark ... 233

1. CameiIV, F

Q.

Melo, V. Teixeira, MF. Costa

Análise de estruturas flexíveis com aplicação de materiais viscoelásticos ... 235

JA.S. Queiroz, A.S. Marques, E.A. Capello Souza

Ensaios de identificação das propriedades dinâmicas de um modelo experimenta l

de alvenaria ... 237

N. lvlendes, P.B. Lourenço, A. Campos Costa

Viscoelastic damping technologies for sructural acoustics control of railway wheels ... 239

c'MA. Vasques, JD. Rodrigues

Design of "quiet" circular saw blades through added damping ... 241

c'MA. Vasques, JD. Rodrigues

Estudo do comportamento dinâmico de uma raquete de ténis ... 243 N. V Ramas, MA.P Vaz, H. Lopes

Novas metodologias para a análise de vibrações em pavimentos de edifícios ... 247

C. Mou/in/lO, A. Cunha, E. Caetano

Sistema mecânico para simulação fisica do comportamento dinâmico de estruturas ... 249

PG Morais, FV Oliveira, MJ. Falcão, A. Campos Costa

Métodos Ópticos de Análise Experimental

Measurement of displacement fields with sub-pixel accuracy by combining

cross-correlation and optical flow ... 253

A.M.R. SOl/sa, J Xavie/; M Vaz, J.J.L. Morais, VMJ Filipe

Técnicas de cálculo de fase aplicadas à Mecânica Experimental ... 255

xiv 8° Congresso Nacional de Mecânica Experimental

Biomecânica e Biornateriais

Sistemas CAD-CAM em Medicina Dentária: Integração com métodos de análise

de tensões ... ... 259

A. Correia, JC Sampaio-Fernandes, JC Reis Campos, MA. Vaz, P Piloto, N. V. Ramos

Caracterização mecânica de tecido vaginal com base em ensaios de tracção uniaxial ... 261

P.A.L.S. Martins, T. Mascarenhas, A.JM Ferreira, R.M Natal Jorge

Comparação electromiográfica do passe e do remate em Futsal ... .. 263

A.M. Cruz, D. Pereira, J. Rocha, T.M Barbosa

Estudo comparativo da influência de diferentes materiais em prótese num fémur humano 265

E.UM Fonseca,

c.s.

Mendes, JK. Noronha

Análise de variabilidade geométrica e dimensional no desenvolvimento de

modelos anatômicos , .. """,,,,,, ... ,,,,,,, .. ,,,,,,,, .. ,.,,.,., ... ,, .. ", ... , ... 267 C. Relvas, N. Homem, A. Ramos, A. Completo, J. Simões

Desenvolvimento de uma prótese lranstibial endoesquelética ... 269

R. Estêvão, C. Relvas, A. Ramos. A. Completo. J Simões

Ensaios de Pontes e Barragens

Caracterização do comportamento diferido do betão de barragens. Aplicação à

barragem de Alqueva ... "",,,,,, ... ,,, ... ",,,,,,,, ... ,,.,,,,,,,, ... 273

C.

Serra, A.L. Batista, A. Tavares de Castro

Tribologia

Nova abordagem para caracterização da tensão de escoamento no corte ortogonal ... 277

CMA. Silva, V.A.M Cristina, P.A.R. Rosa, PA.F. Martins

Análise do ensaio de pino-no-disco na quantificação do coeficiente de atrito no

corte ortogonal ... "."", ... , ... 279

8° Congresso Nacional de Mecânica Experimental Guimarães, 21-23 de Abril, 2010

CARACTERIZAÇÃO DA DECOMPOSIÇÃO TÉRMICA E FORMAÇÃO

CARBONOSA DE TINTAS INTUMESCENTES

I Departamento de Mecânica Aplicada, Instituto Politécnico de Bragança. :! Departamento de Mecânica Aplicada, Instituto Politécnico de Bragança.

) LEPAE, Departamento de Engenharia Química, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

4 LEPAE, Departamento de Engenharia Química, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

~ Departamento dc Engenharia Mecânica, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

RESUMO

Este trabalho apresenta um estudo dos mecanismos de decomposição e de intumescência de duas tintas comerciais de base aquosa. São apresentados resultados e.:rperimentais, obtidos através de termogravimetria e num calorímetro de cone. Os resultados do primeiro teste permitem aferir a variação da perda de massa com a temperatura, para distintas taxas de aquecimento e, considerando que as reacções químicas são descritas pela equação de Arrltel/ius, é apresentado O método de cálculo dos parâmetros cinéticos, energia de activação

e /actor pré-exponencial, comparando diferentes métodos cinéticos. Os lestes realizados no calorimetro de cone, especificando um fluxo de calor radiante, permite quantificar a variação da camada intllmescente e a evolução da temperatura 170 substrato.

1- IN1RODUÇÃO

o

desempenho da protecção

intumescente está directamente

relacionado com a temperatura ou tempo em que esta se inicia e o período que actua como barreira térmica. Quando a protecção intumescente entra em contac to com os

gases quentes provenientes de um

incêndio, começa a fonnar bolhas, originando uma expansão volumétrica com perda de massa.

Este artigo apresenta dois métodos analíticos utilizados no cálculo dos parâmetros cinéticos que determinam a degradação do materinl nas suas várias etapas e um método numénco de optimização da contribuição de cada uma

destas etapas na perda de massa da

amostra.

169

2-TIlSfFSEFECfUADOSNO

CALORÍME1RO DE CONE

Para avaliar o comportamento de

duas tintas de base aquosa, foi conduzido um conjunto de ensaios realizados num calorímetro de cone. Os provetes são constituídos por placas de aço quadradas, 100 [mm], com 4 e 6 [mm] de espessura, pintadas numa das faces com diferentes espessuras de protecção, 0.5, 1.5 e 2.5 [mm], e testadas segundo a nonna IS05660, a fluxos de calor radiante de 35 e

75

[kW/m2

].

A figura 1 apresenta a variação da

espessura da camada intumescente da tinta A para um fluxo de calor de 35 [k\V/m' ] e espessuras secas de protecção de 0.5, 1.5 e 2.5 [mm].

Caracterização da decomposição ténnica e formação carbonosa de tintas inturnescentes

camada intumescente depende

espessura inicial e da solicitação térmica.

T..,..., [. ]

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da

Fig. 1 - Valor médio da espessura da intumescência da tinta A, para espessuras de protecção de 0.5, 1.5

e 2.5 [mm] e um fluxo de calor de 35 [kw/m2

_J.

3- DEfERMINAÇÃODASCONSfANTES

CINÉTICAS

As constantes cinéticas das quatro

etapas de decomposição foram

determinadas pelos métodos de Kissinger e e de Flynn-Hall-Ozawa. Estes métodos consideram os resultados dos testes de tennogravimetria. Foram efecl11ados testes em ambiente de ar, apresentados na Fig. 2, eN2.

T=pt .. "''']"'Ç [

Fig. 2 - Curvas TO e DTG para diferentes taxas de

aquecimento em atmosfera de ar.

Os resultados dos testes TG, Fig. 2,

mais precisamente as curvas DTG, mostram a presença de vanos picos, indicando a existência de várias reacções no processo de decomposição definido por quatro etapas.

Os resultados da aplicação do método de Kissinger são apresentados na

Tabela I.

170

Tabela I - Parâmetros cinéticos determinados

Etapa

I

2 3 4

pelo método de Kissinger. Tinta A Tinta B E [lU/moi] 53,095 130,770 163,64 110.40

761,53 60,089 5.375E+03 119,36E+07 163,031 1,096E+12 403 ,2 1 E+07 146,034 2,453E+08 1883,20 188.309 3,244E+07

4- MÉTODO NUMÉRICO DE CÁLCULO

DA PERDA DE MASSA

Considerando os parâmetro cinéticos obtidos pelo método de Kissinger, e assumindo que as etapas de decomposição são independentes. foi apresentado um método numérico de calculo da perda de massa do intumescente, baseado na optimização da contribuição de cada etapa de decomposição. A comparação entre os resultados numéricos e experimentais da perda de massa da tinta A é apresentada na Fig.4.

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Fig. 3 - Comparação entre os resultados numéricos e experimentais da perda de massa da tinta A.

5 - CONCLUSÕES