Propagação de ondas de ultra-som em prototipos de postes tubulares de concreto armado
Milton Giacon Junior
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP G346p
[Propagation of waves ultrasound in prototypes of reinforced of concrete tubular poles]
Campinas, SP : [s.n.], 2009.
103 p. : il.
Orientador: Raquel Gonçalves
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola
Resumo: Os postes de concreto apresentam, para os diferentes fabricantes, grande variabilidade em termos de qualidade e resistência inicial. Essas diferenças, provenientes de problemas durante a fabricação, têm se refletido na vida útil dos postes instalados na rede de distribuição de energia. Para...
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Resumo: Os postes de concreto apresentam, para os diferentes fabricantes, grande variabilidade em termos de qualidade e resistência inicial. Essas diferenças, provenientes de problemas durante a fabricação, têm se refletido na vida útil dos postes instalados na rede de distribuição de energia. Para ser aceito como fornecedor de poste de uma determinada concessionária, o fabricante deve submeter um poste de cada modelo que deseja comercializar a ensaios destrutivos de flexão. Os fabricantes tomam inúmeros cuidados durante a produção deste poste padrão, mas nem sempre estes cuidados são usuais durante o processo rotineiro de industrialização. Como conseqüência, muitos postes apresentam problemas de qualidade e de durabilidade quando em serviço. Assim, o ensaio por amostragem tem se mostrado pouco eficaz. A adoção de sistema de classificação que permita avaliar a qualidade dos postes de forma individualizada poderia minimizar os problemas relativos à qualidade inicial e consequentemente, aumentar a vida útil dos mesmos. No entanto, para viabilizar este procedimento é necessário o uso de ensaio não destrutivo cuja realização seja fácil e rápida. O ultra-som é um ensaio que já tem sido utilizado, principalmente em outros países, em avaliações de peças de concreto em estruturas convencionais (vigas, lajes, pilares). No entanto, o poste tubular é uma estrutura diferenciada, pois apresenta uma pequena camada de concreto na qual é inserida uma grande quantidade de aço, além de ter grande porcentagem de sua seção transversal oca. Dessa forma, para a aplicação do método na classificação de postes tubulares novos, torna-se necessário conhecer a influência das armaduras e do vazio interno na propagação das ondas de ultra-som. Assim, os objetivos deste trabalho foram avaliar a influência desses dois aspectos peculiares do poste de concreto tubular na propagação de ondas de ultra-som e propor faixas de classificação utilizando a velocidade de propagação. Paralelamente foi realizada avaliação da possibilidade de se utilizar o ultra-som como ferramenta de caracterização do concreto em corpos-de-prova cilíndricos ou cúbicos. Para o desenvolvimento da pesquisa foram efetuadas medições de velocidade de propagação das ondas de ultra-som em protótipos de postes tubulares de três diferentes formas: direta (VL),
indireta ou superficial (VS) e radial (VR), utilizando transdutores de onda longitudinal de 45 kHz de freqüência. Nos corpos de prova as medições foram realizadas somente de forma direta (VL) e utilizando-se transdutores de 100 kHz longitudinal e de cisalhamento. No caso dos corpos-de-prova, além da velocidade, foi obtida também a matriz de rigidez [C] e, por meio da sua inversa, a matriz de flexibilidade [S], que permitiu a obtenção dos módulos de elasticidade longitudinal (Eus), transversal (Gus) e coeficiente de Poisson (u). Os corpos-de-prova foram também ensaiados a compressão para a determinação da resistência (fc) e dos módulos de deformação inicial (Ei) e módulo de deformação tangente inicial (Eci). Com os resultados foi possível propor faixas de classificação de postes tubulares utilizando as velocidades VL e VS. A armadura não teve influência em VL, VS ou VR e o vazio interno só teve influência na VR, de forma que este tipo de medição deve ser evitado na classificação. Também foi possível concluir que a aplicação do ensaio de ultra-som em corpos-de-prova cúbicos permite a caracterização do concreto, uma vez que os resultados de Eus, Ei e Eci foram estatisticamente equivalentes. Ver menos
indireta ou superficial (VS) e radial (VR), utilizando transdutores de onda longitudinal de 45 kHz de freqüência. Nos corpos de prova as medições foram realizadas somente de forma direta (VL) e utilizando-se transdutores de 100 kHz longitudinal e de cisalhamento. No caso dos corpos-de-prova, além da velocidade, foi obtida também a matriz de rigidez [C] e, por meio da sua inversa, a matriz de flexibilidade [S], que permitiu a obtenção dos módulos de elasticidade longitudinal (Eus), transversal (Gus) e coeficiente de Poisson (u). Os corpos-de-prova foram também ensaiados a compressão para a determinação da resistência (fc) e dos módulos de deformação inicial (Ei) e módulo de deformação tangente inicial (Eci). Com os resultados foi possível propor faixas de classificação de postes tubulares utilizando as velocidades VL e VS. A armadura não teve influência em VL, VS ou VR e o vazio interno só teve influência na VR, de forma que este tipo de medição deve ser evitado na classificação. Também foi possível concluir que a aplicação do ensaio de ultra-som em corpos-de-prova cúbicos permite a caracterização do concreto, uma vez que os resultados de Eus, Ei e Eci foram estatisticamente equivalentes. Ver menos
Abstract: The concrete poles present, in the different manufacturers, great variability in quality and initial strength. Those differences, coming from problems during the production, have consequences in the useful life of the poles in the network. To be accepted as poles supplier of a certain one...
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Abstract: The concrete poles present, in the different manufacturers, great variability in quality and initial strength. Those differences, coming from problems during the production, have consequences in the useful life of the poles in the network. To be accepted as poles supplier of a certain one concessionary, the manufacturer should submit a pole, of each model that wants to market, to a destructive testing in bending. The manufacturers are countless careful during the production of this standard post, but not always these cares are usual during the routine process of industrialization. Consequently, many poles present quality problems and have its useful live reduced when in service. For these reasons, the tests using sampling are not effective. The adoption of classification system that allows evaluating the quality of the poles in an individualized way could minimize the problems related to the initial quality and, consequently, could increase the useful life of the concrete poles. However, to make possible this procedure it is necessary the use of non destructive tests whose execution was easy and fast. The ultrasound has been already used, mainly in other countries, to evaluate conventional reinforced concrete structures (beams, slabs and columns). However, the tubular pole is a differentiated structure; hence it presents a small concrete layer in which a great amount of steel is inserted, besides having a hollow in its traverse section. So, for the application of the method in the classification of new tubular poles, it is necessary to know the influence of the steel and of the internal hole in the ultrasonic wave propagation. The objectives of this work was to evaluate the influence of those two peculiar aspects of the tubular concrete poles in the ultrasonic waves propagation and to propose a tubular concrete poles classification using ranges of velocity of waves propagation. Additionally it was evaluate the use of ultrasound to determine properties of strength and rigidity of the concrete in cylindrical and cubic specimens. For the development of the research, measurements of velocity of wave propagations were made in prototypes of tubular poles in three different ways: direct (VL), indirect or superficial (VS) and radial (VR), using transducers of longitudinal wave with 45 kHz frequency. In the specimens the measurements were only accomplished in a direct way (VL) and using 100 kHz longitudinal and transverse transducers. For the specimens, besides the velocity, it was also obtained the stiffness matrix [C] and, through your inverse, the compliance matrix [S], that allowed the obtaining the longitudinal modulus of elasticity (Eus), traversal modulus of elasticity (Gus) and coefficient of Poisson (u). The specimens were also tested in compression for the determination of the strength (fc) and of the initial modulus of deformation (Ei) and tangent modulus of deformation (Eci). With the results it was possible to propose ranges of tubular poles classification using ranges of VL or VS. The reinforced steel didn't have any influence in VL, VS or VR and the internal hole only had influence in VR, so this type of measurement should be avoided in the pole classification. It was also possible to conclude that the use of ultrasonic wave propagation in cylindrical concrete specimens allows determining the strength and rigidity characteristics of the concrete, once the results of Eus, Ei and Eci were statistically equivalent.
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