Nota de Aula 16 - Ensaios de Dobramento e Compressao_Rev 07

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Ensaios de Dobramento e Compressão - Revisão 07 Profa. Lucia Barbosa Página 1 
 
 
 
 
FUNDAÇÃO EDSON QUEIROZ 
UNIVERSIDADE DE FORTALEZA 
 
Centro:________ Disciplina:_______________________ Turma:_________________ 
Data:___/___/___ 
Aluno(a):_______________________________________________Matrícula:_________
 
 
ENSAIOS MECÂNICOS – ENSAIOS DE DOBRAMENTO E COMPRESSÃO 
 
 
3. DOBRAMENTO 
 
3.1 Introdução 
 
O ensaio de dobramento fornece uma indicação qualitativa da ductilidade de um material. 
Por ser um ensaio de realização muito simples, ele é largamente utilizado nas indústrias e 
laboratórios, constando mesmo nas especificações de vários países, onde são exigidos 
requisitos de ductilidade para um material. 
 
����O ensaio de dobramento não determina nenhum valor numérico (qualitativo) 
 
3.2 Técnica do ensaio 
 
O ensaio, de um modo geral, consiste em dobrar um corpo de prova de eixo retilíneo e 
seção circular, tubular, retangular ou quadrada, assentado em dois apoios afastados a uma 
distância especificada, de acordo com o tamanho do corpo de prova, por intermédio de um 
cutelo, que aplica um esforço de flexão no centro do corpo de prova até que seja atingido um 
ângulo de dobramento α especificado. 
 
Figura 1 – (a) e (b) Esquema do ensaio de dobramento 
 
 
 
A carga, na maioria das vezes, não importa no ensaio e não precisa ser medida. O cutelo 
tem um diâmetro D que varia conforme a severidade do ensaio, sendo também indicado nas 
especificações, geralmente em função do diâmetro ou espessura do corpo de prova. A Figura 1 
mostra a realização do ensaio de dobramento. A zona tracionada é a mais solicitada do corpo 
de prova. 
 
����Quanto menor é o cutelo de dobramento mais severo é o ensaio 
 
A velocidade do ensaio não é um fator importante no dobramento, desde que o ensaio 
não seja realizado com uma velocidade extremamente alta de maneira a enquadrá-lo nos 
ensaios dinâmicos. 
 
O ângulo α é medido conforme mostrado na Figura 2. Esse ângulo é geralmente de 90°, 
120° ou 180°. Atingido o ângulo especificado, examina-se a olho nu a zona tracionada do corpo 
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de prova, que não deve apresentar trincas, fissuras ou fendas. Caso contrário, o material não 
passou no ensaio. 
 
Figura 2 – Visualização da determinação do ângulo de dobramento 
 
 
Se o corpo de prova apresentar esses defeitos ou romper antes ou quando atingir o 
ângulo especificado, o material também não atende à especificação do ensaio. O resultado do 
ensaio é dado de forma qualitativa como: aprovado/reprovado; passou/não passou; 
satisfatório/insatisfatório. 
 
3.3 Processos de dobramento 
 
Há dois processos de dobramento: livre e semiguiado. A seguir serão mostradas as 
características de cada dum deles. 
 
a) Dobramento livre 
 É obtido pela aplicação de carga nas extremidades do corpo de prova, sem aplicação de 
carga no ponto máximo de dobramento, como mostra a Figura 3. 
 
Figura 3 – Dobramento livre 
 
 
 
b) Dobramento semiguiado 
É obtido quando o dobramento ocorre numa região determinada pela posição do cutelo 
de dobramento, como mostra a Figura 4. 
 
Figura 4 – Exemplos de dobramento semiguiado 
 
 
c) Ensaio de dobramento em barras/vergalhões de aço para concreto armado 
O caso particular de dobramento em barras de aço para concreto armado é importante, 
devido à frequência com que esse ensaio é realizado nos diversos laboratórios de ensaios 
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mecânicos, porque essas barras normalmente necessitam de dobramento na sua aplicação 
prática. O dobramento geralmente é do tipo semiguiado, como pode ser visto na Figura 5. 
 
Figura 5 – Configuração de ensaio de dobramento em barra de aço para concreto armado 
 
 
 
A norma brasileira EB-3 (NBR 7480) classifica as barras de acordo com o valor do limite 
ou tensão de escoamento nas categorias CA-25, CA-40, CA-50 e CA-60. O número 25 significa 
tensão de escoamento de 250MPa e respectivamente 400MPa, 500MPa e 600MPa para as 
barras de 40, 50 e 60. De acordo com o processo de fabricação, barras classe A (segunda letra 
da especificação) são laminadas a quente sem posterior deformação a frio e apresentam 
patamar de escoamento nítido. Na categoria mais baixa (CA-25) enquadram-se os aços mais 
dúcteis e, portanto, são dobrados sob cutelo de diâmetro menor que as barras de categorias 
mais altas, onde estão as barras mais resistentes (maiores limites de escoamento e resistência 
e menor alongamento). 
 
d) Ensaio de dobramento em corpos de prova soldados 
O ensaio de dobramento de peças soldadas tem o objetivo de qualificar a solda, o 
soldador ou o processo de soldagem. O dobramento pode ser livre ou semiguiado dependendo 
dos objetivos do ensaio. Para a verificação da qualidade da solda o dobramento é em geral 
semiguiado. 
 
Os corpos de prova são extraídos de tubos ou chapas soldadas e devem obedecer as 
dimensões estabelecidas por norma. Em geral a largura do corpo de prova é uma vez e meia a 
sua espessura. O ângulo de dobramento é de 180° para todos os testes. 
 
Os corpos de prova são testados tanto na face (parte mais larga do cordão de solda) 
quanto na raiz (parte mais estreita do cordão de solda), conforme mostrado na Figura 6. No 
dobramento de corpos de prova soldados é comum a determinação do alongamento do cordão 
de solda. O alongamento das fibras externas é medido sobre a largura da solda antes do teste, 
Lo. No final do teste a largura atinge um valor L, resultando para o alongamento o valor 
indicado na Figura 6. 
 
Figura 6 – Ensaio de dobramento em corpos de prova soldados 
 
 
O resultado do ensaio é novamente feito pela observação da existência ou não de 
fissuras e fendas na região tracionada do corpo de prova. Defeitos com dimensões acima de 
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3mm de comprimento são causa para rejeição (mas deve-se observar as especificações de 
cada norma). Fissuras que ocorram nas arestas não são consideradas para rejeitar a solda, 
exceto se provenientes de inclusões ou outros defeitos internos. 
 
A solda deve ser testada em diferentes posições para efeitos de qualificação. Para soldas 
de topo e teste de qualificação de soldadores, o eixo do corpo de prova pode ser orientado 
transversalmente ou paralelamente à direção do cordão de solda. 
 
Para materiais com espessura abaixo de 12mm, os corpos de prova são testados em 
duas posições, com a face e com a raiz da solda em tração. Materiais com mais de 12mm de 
espessura normalmente são testados por flexão lateral, conforme pode ser visto na Figura 7. 
 
Figura 7 – Posições para o ensaio de dobramento em corpos de prova soldados 
 
 
A maioria das especificações de solda requer a execução de pelo menos dois ensaios de 
face, dois de raiz ou quatro ensaios laterais para cada peça com solda de topo. Para a 
adequada realização desse ensaio os seguintes cuidados são necessários: 
• Centralizar o cordão de solda; 
• Colocar para baixo (zona tracionada) a parte da solda que vai ser testada (face ou 
raiz). 
 
Os ensaios em corpos de prova soldados podem ser realizados em matrizes de 
dobramento, de acordo com algumas normas técnicas, como pode ser visto na Figura 8. 
 
 Figura 8 – Matriz de dobramento tipo sistema macho e fêmea4. COMPRESSÃO 
 
4.1 Introdução 
 
Muitas vezes, a principal exigência requerida para um projeto é a resistência à 
compressão. Nesses casos, o projetista deve especificar um material que possua boa 
resistência à compressão, que não se deforme facilmente e assegure boa precisão dimensional 
quando solicitado por esforços de compressão. 
 
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O ensaio de compressão é o mais indicado para avaliar essas características, 
principalmente quando trata-se de materiais frágeis, como ferro fundido, madeira, pedra e 
concreto. É também recomendado para produtos acabados, como molas e tubos. 
 
4.2 Técnica do Ensaio 
 
O ensaio de compressão consiste em um esforço axial que tende a provocar um 
encurtamento no corpo de prova submetido a este esforço conforme mostrado na Figura 9. 
 
Figura 9 – Esforço do ensaio de compressão 
 
 
Do mesmo modo que o ensaio de tração, o ensaio de compressão pode ser executado 
na máquina universal de ensaios, com a adaptação de duas placas lisas – uma placa fixa e 
outra placa móvel. É entre elas que o corpo de prova é apoiado e mantido firme durante todo o 
ensaio. 
 
As relações que valem para o ensaio de tração são válidas também para o ensaio de 
compressão. Isso significa que um corpo de prova submetido à compressão sofre uma 
deformação elástica e a seguir uma deformação plástica. 
 
Não é frequente o emprego do ensaio de compressão para os metais porque a 
determinação das propriedades mecânicas por esse ensaio é dificultada por: 
• Existência de atrito entre o corpo de prova e as placas da máquina; 
• Possibilidade de flambagem; 
• Dificuldade de medida dos valores numéricos do ensaio. 
 
Conforme o material a ser ensaiado seja dúctil ou frágil, as condições do ensaio variam 
muito. 
 
4.3 Ensaio de compressão em materiais dúcteis 
 
Para materiais dúcteis só é possível determinar com certa precisão as propriedades 
referentes à zona elástica, sendo impossível medir a carga máxima atingida ou de ruptura. Um 
corpo de prova cilíndrico de um metal dúctil sujeito a um esforço axial de compressão tende, na 
zona plástica, a aumentar a sua seção transversal (aumento do diâmetro e diminuição do 
comprimento/altura) com o acréscimo da carga. Considerando-se a tensão real (carga dividida 
pela área instantânea), com o aumento da carga, essa tensão diminui, aumentando assim a 
resistência do material. Por essa razão, um metal dúctil não se rompe, ficando cada vez mais 
achatado até se transformar num disco. 
 
A Figura 10 mostra um corpo de prova de um metal dúctil (cobre, por exemplo) 
completamente deformado. 
 
 
 
 
 
 
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Figura 10 – Visualização da deformação de um material dúctil no ensaio de compressão 
 
 
 
4.4 Ensaio de compressão em materiais frágeis 
 
Um material frágil, como ferro fundido cinzento, não tem deformação lateral apreciável e 
a ruptura ocorre por cisalhamento e escorregamento, ao longo de um plano inclinado de 45°, 
conforme mostra a Figura 11. 
 
Figura 11 – Visualização da deformação de um material frágil no ensaio de compressão 
 
Nesse caso, pode-se determinar algumas propriedades da zona plástica, principalmente 
o limite de resistência ou limite de ruptura, que coincidem para esses materiais. Do mesmo 
modo que nos ensaios de tração, o limite de resistência à compressão é calculado pela carga 
máxima dividida pela seção inicial do corpo de prova. 
 
4.5 Corpos de prova 
 
O corpo de prova para ensaio de compressão tem usualmente a forma cilíndrica, com 
relação altura/diâmetro (H/D) entre 2 e 8. A altura não deve ser muito grande para evitar efeitos 
indesejáveis de flambagem nem muito pequena pois o atrito nas superfícies de contato com as 
placas da máquina de ensaio pode prejudicar a validade dos resultados (efeito de placa). As 
diversas normas técnicas especificam a relação H/D para cada categoria de material. 
 
4.6 Ensaio de compressão em corpos de prova de concreto e argamassa 
 
 Os ensaios de compressão são muito utilizados na construção civil, pois concreto e 
argamassa são muito testados à compressão. Os corpos de prova utilizados têm a relação 
altura / diâmetro igual a 2 por uma questão de economia. 
• Corpo de prova de concreto: H = 30 cm 
D = 15 cm 
 
• Corpo de prova de argamassa: H = 10 cm 
 D = 5 cm 
 
O concreto ou a argamassa são moldados em formas apropriadas e após endurecimento, 
são curados e ensaiados em datas pré-estabelecidas, correspondentes às idades (em dias) 
geralmente de 7, 14 ou 28 dias. Como o acabamento superficial dos corpos de prova não fica 
totalmente regular, antes do ensaio os mesmos são capeados com pasta de enxofre para 
uniformização das faces de contato com as placas da máquina de ensaio., como pode ser visto 
na Figura 12. 
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Figura 11 – Visualização da deformação de um material frágil no ensaio de compressão 
 
 Figura 12 a Figura 12 b Figura 12 c 
 
 
 
Figura 12a – Moldagem dos corpos de prova 
Figura 12b – Corpos de prova de concreto e argamassa capeados com pasta de enxofre 
Figura 12c – Ensaio de compressão em corpo de prova de concreto 
 
4.7 Ensaio de compressão em produtos acabados 
 
O ensaio de compressão pode ser realizado não apenas em matérias-primas como 
também em produtos acabados. 
 
a) Ensaios de achatamento em tubos 
Existem alguns ensaios específicos empregados para verificação da ductilidade de 
produtos tubulares que utilizam esforço de compressão para a realização dos mesmos, embora 
não seja necessário medir a carga aplicada. 
 
O ensaio de achatamento em segmentos de tubos ou mesmo em anéis cortados de tubos 
metálicos é realizado colocando-se o corpo de prova deitado entre as placas da máquina de 
compressão e aplicando-se a carga até achatar o corpo de prova, sendo especificada a 
distância final entre as placas, variável conforme as dimensões do tubo, como mostrado na 
Figura 13. 
 
Figura 13 – Visualização do ensaio de compressão em tubos 
 
 
 
A severidade do ensaio é medida por essa distância final e o resultado é dado pelo 
aparecimento ou não de fissuras, fendas ou trincas na zona tracionada, isto é, na parte do tubo 
que fica fora do contato com as placas da máquina. Na maioria dos casos, essa distância final 
é zero, isto é, o achatamento vai até as paredes internas do tubo se tocarem. Geralmente, para 
tubos com costura ou soldados, a parte que fica fora do contato com as placas da máquina é a 
zona soldada, com o intuito de avaliar a ductilidade da solda. Para tubos de concreto o ensaio 
termina com o aparecimento de trincas na zona tracionada. 
 
b) Ensaios em molas 
O ensaio de compressão é feito para determinar a constante elástica de uma mola ou 
para verificar sua resistência. Para determinar a constante da mola, é construído um gráfico 
σ x ε, obtendo-se um coeficiente angular que é a constante da mola, ou seja, o módulo de 
elasticidade da mesma. 
 
Por outro lado, para verificar a resistência da mola, aplicam-se cargas pré-determinadas 
e mede-se a altura da mola após cada carga. O ensaio de compressão em molas pode ser 
visualizado da Figura 14. 
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Figura 14 – Visualização do ensaio de compressão em molas 
 
 
 
Referências 
 
CHIAVERINNI, V. Tecnologia mecânica.Estrutura e propriedades das ligas metálicas. V 
1. 2ª ed. McGraw-Hill. São Paulo. 1986. 
 
SOUZA, S.A; Ensaios mecânicos de materiais metálicos. Edgar Blücher, São Paulo, 1982. 
 
www.cimm.org.br/portal/noticia/material_didatico (acesso em 05/11/2012).