teste compressao e tracao laboratorio

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DESCRIÇÃO DO LABORATÓRIO
 
MATERIAIS NECESSÁRIOS
 
·  Amostra de concreto;
·  Concha;
·  Escova;
·  Espátula;
·  Haste de adensamento;
·  Lubrificante;
·  Máquina de Ensaio;
·  Marreta de borracha;
·  Molde cilíndrico de aço;
·  Paquímetro.
 
PROCEDIMENTOS
 
1.     PREPARANDO O CORPO DE PROVA I
 
Lubrifique o molde, utilize a concha para adicionar concreto no molde e, com a haste de adensamento, adense a camada de concreto adicionada ao molde.
 
2.     PREPARANDO O CORPO DE PROVA II 
 
Adicione uma nova camada de concreto no molde e utilize a haste para adensar a camada de concreto. 
 
3.    PREPARANDO O CORPO DE PROVA III
 
Utilize a marreta de borracha para aplicar golpes no molde, retirando eventuais vazios de dentro do molde. Utilize a espátula para nivelar a camada superficial e rasar a borda superior do recipiente.
 
4.    ESPERANDO O TEMPO DE CURA
 
Aguarde o tempo de cura (28 dias) do corpo de prova e, após o período de espera, remova o corpo de prova de dentro do molde.
 
5.     MEDINDO AS DIMENSÕES DO CORPO DE PROVA
 
Utilize um paquímetro para realizar uma medição do comprimento e duas medições (em posições diferentes) do diâmetro do corpo de prova. 
 
6.     REALIZANDO O CAPEAMENTO DO CORPO DE PROVA
 
Realize o capeamento do corpo de prova nas faces superior e inferior. Aguarde o tempo necessário para conclusão de cada etapa (24 horas). 
 
7.     REALIZANDO O CAPEAMENTO DO CORPO DE PROVA
 
Mova o corpo de prova para a máquina de ensaio e inicie o ensaio aplicando uma compressão diametral no corpo até que ele se rompa. Descarte a amostra e obtenha os resultados experimentais do ensaio realizado nos outros corpos de prova.
 
8.       AVALIANDO OS RESULTADOS
 
Siga para a seção “Avaliação dos Resultados” e responda de acordo com o que foi observado nos experimentos, associando também com os conhecimentos aprendidos sobre o tema.
 
 
AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS
 
 
1.     Quais foram as dimensões dos 5 corpos de prova deste ensaio? Os resultados obtidos estão de acordo com a norma ABNT 5739 (2018)?
 
 
 
2.     Qual foi a força, em newtons, aplicada pela máquina de ensaio em cada corpo de prova?
 
 
 
3.     Qual a resistência à compressão, em megapascals, de cada corpo de prova?
 
 
 
4.    Quais informações sobre o concreto podem ser obtidas do ensaio de compressão?
 
 
 
 
TUTORIAL
 
1.     PREPARANDO O CORPO DE PROVA I
 
Lubrifique o molde clicando com o botão direito do mouse na pisseta e selecione a opção “Lubrificar molde”.
 
  
Adicione concreto no molde clicando com o botão direito do mouse na concha e selecione a opção “Colocar amostra no molde”.
 
Adense a camada de concreto contida no molde clicando  com o botão direito do mouse na haste de adensamento e selecione a opção “Adensar camada”.
 
 
2.     PREPARANDO O CORPO DE PROVA II
 
Coloque uma segunda amostra no molde clicando com o botão direito do mouse na concha e selecione a opção “Colocar amostra no molde”. 
 
 
Aplique golpes na camada de concreto contida no molde clicando com o botão direito do mouse na haste de adensamento e selecione a opção “Adensar camada”.
 
 
3.     PREPARANDO O CORPO DE PROVA III
 
Golpeie o molde para retirar eventuais vazios de dentro dele clicando com o botão direito do mouse na marreta e selecione a opção “Bater no molde”.
 
 
Nivele a camada superficial do molde clicando com o botão direito do mouse na espátula e selecione a opção “Nivelar molde”.
 
 
4.     ESPERANDO O TEMPO DE CURA
 
Aguarde o tempo de cura clicando  com o botão direito do mouse no molde e selecione a opção “Aguardar tempo de cura”.
 
 
Pule a espera clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o botão "Pular etapa de espera".
 
 
Remova o corpo de prova do molde 1 clicando com o botão direito do mouse sobre o molde e selecione a opção “Remover corpo de prova”.
 
 
5.     MEDINDO AS DIMENSÕES DO CORPO DE PROVA
 
Mova o corpo de prova para a mesa clicando com o botão direito do mouse no corpo de prova e selecione a opção “Colocar próximo ao paquímetro”.
 
 
Realize a medição do comprimento do corpo de prova clicando com o botão direito do mouse sobre o paquímetro e selecione a opção “Medir comprimento”. 
 
 
Desloque a janela de visualização do paquímetro clicando com o botão esquerdo do mouse nas setas indicadas até encontrar a medida desejada na escala do paquímetro. 
 
 
Meça o diâmetro do corpo de prova clicando com o botão direito do mouse no paquímetro e selecione a opção “Medir diâmetro (posição 1)”.
 
 
Meça o diâmetro na posição 2 clicando com o botão direito do mouse no paquímetro e selecione a opção “Medir diâmetro (posição 2)”.
 
 
Coloque o paquímetro na mesa clicando com o botão direito do mouse sobre o paquímetro e selecione a opção “Colocar no tampo”. 
 
 
6.     REALIZANDO O CAPEAMENTO DO CORPO DE PROVA
 
Realize o capeamento da face superior do corpo de prova clicando com o botão direito do mouse sobre ele e selecione a opção “Capear face superior”. 
 
 
Acelere esta etapa, clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o botão “Pular etapa de espera”. 
 
 
Realize o capeamento da face inferior do corpo de prova clicando com o botão direito do mouse sobre ele e selecione a opção “Capear face inferior”. 
 
 
7.     ENSAIANDO O CORPO DE PROVA
 
Mova o corpo de prova para a máquina de ensaio clicando com o botão direito do mouse sobre o corpo de prova  e selecione a opção “Ensaiar corpo de prova”.
 
 
Inicie o ensaio no corpo de prova clicando com o botão direito do mouse sobre a máquina de ensaio e selecione a opção “Iniciar ensaio”.
 
 
O corpo de prova será ensaiado até que a ruptura ocorra, sendo a carga aplicada do corpo exibida na tela. Anote-a.
 
 
Descarte o corpo de prova clicando com o botão direito do mouse na máquina de ensaio e selecione a opção “Descartar corpo de prova”.
 
 
Após o corpo de provas ser descartado, se o procedimento tiver sido executado corretamente, os resultados dos outros 5 corpos de provas serão exibidos. 
 
 
8.     AVALIANDO OS RESULTADOS
 
Siga para a seção “Avaliação de Resultados”, neste roteiro, e responda de acordo com o que foi observado na prática. 
Sumário teórico
CONCRETO - ENSAIO DE COMPRESSÃO DE CORPOS DE PROVA CILÍNDRICOS
 
 
O controle de qualidade do concreto leva em consideração vários parâmetros e ensaios, desde a análise dos agregados a serem utilizando, até sua execução e por fim, seu comportamento já na estrutura final de uma edificação. Um dos parâmetros a ser avaliado é a resistência à compressão axial. A importância de conhecê-la está associada à garantia da vida útil de uma estrutura, bem como segurança das pessoas durante a execução e as demais que irão usufrui-la a longo prazo.
A NBR 5738 (ABNT, 2015) determina os procedimentos para a moldagem dos corpos de prova, podendo ser cilíndricos ou prismáticos. Para cilíndricos, devem ter altura igual ao dobro do diâmetro, em que este pode ser 10 cm, 15 cm, 20 cm, 30 cm ou 45 cm. A tolerância das medidas é de 1 % para diâmetro e 2 % para altura. Os moldes devem ter suas superfícies internas lubrificadas por um desmoldante.
 A amostra deve ser adensada e vibrada.  Para adensamento manual, o concreto deve ser colocado no molde em camadas de volume igual e a haste de adensamento, deve penetrar no concreto por inteiro. A haste de adensamento deve ser de aço, cilíndrica, com superfície lisa, de 160,0 mm ± 2 mm de diâmetro e comprimento de 600 mm a 800 mm, com um ou os dois extremos em forma semiesférica. Os golpes devem ser distribuídos uniformemente e o número de camadas e golpes devem ser atendidos conforme Tabela 1. Deve-se bater levemente nas laterais do molde para fechamento de possíveis vazios. De maneira geral, os corpos de prova devem ser moldados no local onde serão armazenados, se possível. Para a cura, nas primeiras 24 horas para corpos cilíndricos e 48 horas para corpos prismáticos, eles devem ser armazenados protegidos de intempéries. Após essa cura inicial, eles podem ser armazenados em câmara úmida ou saturada. A preparação das bases dos corpos de prova cilíndricos para oensaio à compressão axial pode ser feita por retificação ou capeamento. O capeamento por sua vez consiste no revestimento dos topos dos corpos de prova com uma fina camada de material apropriado, com as seguintes características: aderência ao corpo de prova, compatibilidade química com o concreto, fluidez no momento de sua aplicação, acabamento liso e plano após endurecimento e resistência à compressão compatível com os valores normalmente obtidos no concreto.  O capeamento não pode ser superior a 3 mm em cada base.
 
	Tipo de corpo de prova
	Dimensão básica (d) mm
	Número de camadas em função do tipo de adensamento
	Número de golpes para adensamento manual
	
	
	Mecânico
	Manual
	
	Cilíndrico
	100
	1
	2
	12
	
	150
	2
	3
	25
	
	200
	2
	4
	50
	
	250
	3
	5
	75
	
	300
	3
	6
	100
	
	450
	5
	-
	-
	Prismática
	100
	1
	1
	75
	
	150
	1
	2
	75
	
	250
	2
	3
	200
	
	450b
	3
	-
	-
	bPara concretos com abatimento superior a 160 mm, a quantidade de camadas deve ser reduzida à metade da estabelecida nesta Tabela.
Tabela 1- Número de camadas para moldagem dos corpos de prova.
Fonte: Adaptada de NBR 5738 (ABNT, 2015).
 
Para a execução do ensaio de compressão ao todo serão utilizados 6 exemplares para concreto do grupo 1 e condição de preparo A de resistência C15, conforme apresentado na Tabela 2. O corpo de prova com medida determinada pelo diâmetro da seção transversal com exatidão de 0,1 mm pela média de dois diâmetros, medidos na metade da altura do corpo de prova. A altura deve ser determinada sobre o eixo longitudinal com exatidão de 0,1 mm, incluindo capeamento. O carregamento de ensaio deve ser aplicado continuamente e sem choques, com a velocidade de carregamento de 0,45 MPa/s ± 0,15 MPa/s e mantida constante durante todo o ensaio.
 
	Grupo I de resistência
	Resistência característica à compressão (MPa)
	C10
	10
	C15
	15
	C20
	20
	C25
	25
	C30
	30
	C35
	35
	C40
	40
	C45
	45
	C50
	50
Tabela 2- Classes de resistência do grupo I
Fonte: NBR8953 – Concreto Para Fins Estruturais-Classificação por Grupos de Resistência.
 
Quando existem dúvidas sobre a resistência do concreto, ou resultados de ensaios laboratoriais apresentam valores abaixo do esperado durante o controle tecnológico ou mesmo dúvidas sobre o desempenho da estrutura ao longo de sua vida útil nas quais haja sinais de deterioração do concreto, pode-se utilizar o método de extração de testemunhos (NEVILLE, 2008). Sendo assim, os procedimentos são prescritos na NBR 7680 (ABNT, 2015): Concreto — Extração, preparo, ensaio e análise de testemunhos de estruturas de concreto Parte 1: Resistência à compressão axial. A mesma ainda afirma que pode ser empregada, por exemplo, para avaliar a segurança de obras em andamento ou em reformas, acidentes, incêndios ou colapsos parciais. As extrações devem ser previamente planejadas e autorizadas por um engenheiro responsável, por se tratar de um ensaio destrutivo.
O equipamento utilizado para extração de testemunhos, conforme a NBR 7680 (ABNT, 2015), deve garantir a obtenção de amostras homogêneas e integras. O mesmo deve ser provido da extratora com cálice e coroa diamantada, sem danificar a estrutura e ainda minimizar as vibrações. O local da extração deve ainda levar em consideração que a estrutura esteja dividida em lotes, a uma distância maior ou igual ao seu diâmetro em relação as bordas do elemento estrutura, sem cortes de armaduras (um detector de metais pode ser útil) e ainda, para pilares, paredes ou elementos verticais, a extração deve ser realizada pelo menos 30 cm distante dos limites superior e inferior da etapa de concreto do elemento.
Um ponto importante apresentado na norma, diz sobre o diâmetro de um testemunho cilíndrico. Ele deve ter pelo menos três vezes a dimensão máxima característica do agregado graúdo. A relação altura/diâmetro dos testemunhos deve ser a mais próxima de dois, seguindo a condição:
1≤ h/d ≤2
Sendo:
h – Altura do testemunho;
d – Diâmetro do testemunho.
 
            Os testemunhos, após a extração, devem estar íntegros, sem fissuras ou alterações. O local da estrutura deve ser preenchido com concreto de característica compatível. No relatório de extração do ensaio, deve-se apresentar diversos itens, como: indicação da localização dos testemunhos na estrutura, data da extração, data do ensaio, dimensão do testemunho, condição da estocagem do testemunho até seu rompimento em laboratório, além da massa específica e fotos da extração. Por fim, apresenta-se ainda a o resultado de resistência obtido na ruptura de cada testemunho extraído, os coeficientes de correção e o resultado corrigido da resistência.
Ainda segundo a NBR 7680 (ABNT, 2015), devem ser utilizados coeficientes de correção. Quando a relação h/d = 2 não for alcançada, o resultado da resistência deve ser corrigido pelo coeficiente k1, conforme a tabela 3.
 
	h/d
	2,00
	1,88
	1,75
	1,63
	1,50
	1,42
	1,33
	1,25
	1,21
	1,18
	1,14
	1,11
	1,07
	1,04
	1,00
	k1
	0,00
	-0,01
	-0,02
	-0,03
	-0,04
	-0,05
	-0,06
	-0,07
	-0,08
	-0,09
	-0,10
	-0,11
	-0,12
	-0,13
	-0,14
Tabela 3 – Valores de correção para h/d
Fonte: NBR 5739(ABNT, 2018).
Tem-se ainda correção k2 para efeito deletério do bronqueamento durante a extração, correção k3 devido ao lançamento do concreto e k4 para correção da umidade das testemunhas, casos secas ao ar.
Para aceitação do concreto e garantir boa qualidade do mesmo, devem ser considerados os resultados do laboratório já corrigidos pelos coeficientes. Assim, compara-se com o fck o maior valor de resistência dos testemunhos de cada lote fc, ext, port. Assim, para o concreto ser aceito:
 fc, ext, pot≥fck
Caso isso não ocorra, deve-se determinar as restrições de uso da estrutura, providenciar um reforço estrutural ou ainda optar pela demolição total ou parcial da mesma.
A NBR 5739 (ABNT, 2018) apresenta o preparo dos corpos de prova para o ensaio de resistência à compressão, sejam eles moldados ou extraídos tipo testemunho. Após determinação do diâmetro a ser utilizado para o cálculo da área de seção transversal com exatidão de 0,1 mm, determina-se também a altura do corpo de prova (ou testemunho) com a mesma exatidão. Os corpos de prova devem ser rompidos em idade específica, com tolerância de tempo, conforme a tabela 4.
 
	Idade do ensaio
	Tolerância permitida (em horas)
	24h
	0,5
	3d
	2
	7d
	6
	28d
	24
	63d
	36
	91d
	48
Tabela 4 – Tolerância para idade do ensaio
Fonte: NBR 5739(ABNT, 2018).
A resistência à compressão deve ser calculada pela expressão:
fck=4F/(πd2)
Sendo:
Fck = resistência à compressão, em megapascals (MPa);
F = força máxima alcançada, em newtons;
D = diâmetro do corpo de prova, em mm.
 
            O relatório final deve apresentar identificação dos corpos de prova, sejam eles cilíndricos ou testemunho, data da moldagem, idade do corpo de prova, dimensões, tipo de capeamento, informação da máquina utilizada para rompimento e por fim, resultado das resistências as compressões dos corpos de provas ensaiados.
A prática do ensaio a ser realizada no seu laboratório virtual segue os procedimentos previstos nas normas acima e visa demonstrar o procedimento e cálculo de resistência à compressão axial. Boa prática!
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
 
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 5738 – Concreto – Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeiro, Brasil. 2015.
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 5739 – Concreto – Ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, Brasil. 2018.
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7680-1– Concreto – Extração, preparo, ensaio e análise de testemunhos de estrutura de concreto – Parte 1: Resistência à compressão axial. Rio de Janeiro, Brasil. 2018.
Neville, A.M. Properties of Concrete. Fourth and final edition, Prentice hall, London, 2008.
CONCRETO - ENSAIO DE TRAÇÃO DE CORPOS DE PROVA CILÍNDRICOS
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No geral, grande parte das peças de concreto é projetada seguindo a premissa que terá altas tensões de compressão, porém isto não significa que esteseja o único parâmetro importante para conhecimento das peças estruturais. NEVILLE (1997) afirma que a correlação de que a resistência à tração do concreto corresponde a 10% da sua resistência à compressão é muito utilizada, mas que não pode ser feita sem maiores investigações. O conhecimento da tração também pode minimizar os problemas associados às fissuras.  Por isso, a relevância de se realizar o ensaio de tração.
Existem três ensaios distintos para se encontrar a resistência à tração de um concreto: tração direta, tração por compressão diametral e tração na flexão. O mais comum é o ensaio de tração por compressão diametral, por utilizar os mesmos corpos de provas utilizados em ensaios de compressão.  Vale ressaltar que NEVILLE (1997) afirma ainda que esse ensaio obtém resultados 5 a 12% maiores que a tração direta.
O ensaio de tração por compressão diametral é orientado pela NBR 7222 (ABNT, 2011) – Concreto e argamassa – Determinação da resistência à tração por compressão diametral de corpos de prova cilíndricos. Deve-se utilizar uma máquina de ensaio, normatizada pela NBR 5729 (ABNT, 2018), que também é utilizada em ensaios de compressão. Dispositivos auxiliares podem ser acoplados, caso seja necessário para posicionar a amostra. Tiras de chapa dura ou compensados podem ser utilizados para a mesma função, desde que tenham comprimento igual ou maior que a geratriz do corpo de prova. Uma grande vantagem de se realizar esse ensaio, comparado aos demais de tração, é o fato de se necessitar apenas um equipamento de compressão para obtenção da resistência à tração. Essa máquina é fácil de se encontrar em, praticamente, todos os laboratórios de ensaios de materiais em todo o mundo (MIER e VLIET, 2002). Além disso, pela facilidade, pode-se ensaiar diversos corpos de prova em um pequeno intervalo de tempo e obter uma uniformidade nas tensões da seção longitudinal, tornando o ensaio confiável.
Os corpos de prova devem ser moldados semelhantes aos do ensaio de compressão, seguindo as orientações da NBR 5738 (2015) ou NBR 7680 (ABNT, 2018) no caso de testemunhos extraídos de uma estrutura.        Antes de posicionar o corpo de prova na máquina, deve-se determinar o diâmetro para o cálculo da área da seção transversal (exatidão de ± 0,1 mm) pela média de dois diâmetros medidos na metade da altura do corpo. A altura também é determinada (exatidão de ± 0,1 mm) sobre o eixo longitudinal. Traça-se, em cada extremidade, uma linha reta diametral. O corpo de prova é posicionado na máquina de ensaio de forma que o plano axial definido pelas geratrizes diametralmente opostas, que devem receber o carregamento, coincida com o eixo de aplicação da carga. As tiras de chapa dura de fibra são colocadas juntamente. Os pratos da máquina (auxiliares ao posicionamento) devem ser capazes de manter uma compressão para manter o corpo de prova estático, sem exercer uma força. E por fim, a carga da máquina é aplicada de forma contínua, com crescimento da tração a uma velocidade de 0,05 MPa/s ± 0,02 MPa/s até que ocorra a ruptura da amostra. A quantidade de corpos de prova, segundo a orientação da NBR 7222 (ABNT, 2011), é de, no mínimo, dois corpos por idade.
Para o cálculo da resistência à tração pelo método de compressão diametral, tem-se a equação:
                                                
Sendo:
fct, sp = resistência à tração por compressão diametral, em MPa;
F = força máxima aplicada pela máquina até a ruptura, em newtons;
d = diâmetro do corpo de prova, em mm;
l = comprimento do corpo de prova, em mm.
Os resultados devem ser apresentados no relatório, contendo as seguintes informações: procedência dos corpos de prova, quantidade, identificação, data de moldagem e idade dos corpos de prova, data do ensaio, medições (diâmetro e comprimento), força máxima aplicada e por fim, resistência à tração calculada.
A prática do ensaio a ser realizada no seu laboratório virtual segue os procedimentos previstos nas normas acima e visa demonstrar o ensaio de tração pelo método de compressão diametral e como calcular a resistência à tração a partir dos resultados obtidos.
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
  
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7222 - Concreto e argamassa – Determinação da resistência à tração por compressão diametral de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, Brasil. 2011.
MIER, J. G. M. and VLIET, M. R. A. Uniaxial tension test for the determination of fracture parameters of concrete: state of the art. Engineering Fracture Mechanics, 2002.
NEVILLE, A. M. Propriedades do Concreto. Editora PINI, São Paulo, 1997.
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