ANÁLISE EXPERIMENTAL DE ESTRUTURAS USANDO EXTENSÔMETROS ELÉTRICOS

Resumo

A análise estrutural faz uso de técnicas de cálculo que determinam o quanto os materiais resistem quando submetidos aos carregamentos para os quais estão sendo projetados. A maneira comum de verificação dos componentes de estruturas é baseada no método de cálculos fundamentados nos princípios da Resistência dos Materiais. Entretanto, esses métodos são aceitáveis quando as cargas sobre os elementos são conhecidas tanto em quantidade como em qualidade, ocorrendo problemas quando as cargas não são conhecidas ou quando elas somente podem ser estimadas. Uma avaliação incorreta das forças atuantes pode levar ao erro na determinação dos parâmetros de projeto, o que pode ocasionar falhas por aplicação de uma carga maior do que a suportada pelos materiais, ocasionando uma diminuição da vida útil do elemento ou até a sua ruína. Contudo, o risco de colapso é reduzido com a aplicação de margens de segurança elevadas, resultando em um superdimensionamento da estrutura e, consequentemente, resultando em estruturas de elevado custo. Na atualidade, o projetista é pressionado a diminuir custos, porém deve manter a qualidade e a segurança das estruturas por ele projetadas. Alguns problemas são agravados ainda mais quando se trata do desenvolvimento de novas tecnologias construtivas ou metodologias de projeto, além de estruturas prontas, em que é necessário conhecer a capacidade de carga, assim, surgiu a necessidade de uma avaliação mais criteriosa das forças atuantes sobre os elementos da estrutura, suas capacidades resistentes e suas deformações quando submetidas a cargas, o que vem resultando no desenvolvimento de vários métodos e equipamentos com a finalidade de realizar tais medidas. Com o progresso da eletroeletrônica, verificou-se que havia uma variação da resistência em um condutor elétrico causada pela aplicação de uma tensão mecânica e após estudos e construção de protótipos, foram desenvolvidos os primeiros extensômetros de resistência elétrica ou strain gauges. Desde então ocorreram avanços tecnológicos muito significativos nesta área, principalmente no desenvolvimento de sensores e equipamentos capazes de medir com precisão a variação de sua resistência durante os esforços a que são submetidos os elementos estruturais. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho é demonstrar que os resultados obtidos com o uso de extensômetros elétricos são similares, ou até mais precisos, que outras técnicas de medição. No entanto, mesmo nos dias atuais, a técnica ainda é muito pouco utilizada ou até mesmo desconhecida entre estudantes e profissionais de engenharia. Diante disso, a pesquisa visa a esclarecer e demonstrar que a extensometria elétrica na atualidade não apresenta maiores dificuldades de ser implementada, visto que todos os seus componentes podem ser encontrados com relativa facilidade no mercado, sendo utilizados para medir deformações e esforços em pontes, edificações, estruturas especiais, componentes mecânicos, entre outros tipos de estruturas. Para tanto, são apresentados resultados de análises experimentais estáticas e dinâmicas em estruturas simples, de modo a comparar tais resultados de tensões e deformações obtidos experimentalmente, empregando a técnica da extensometria elétrica com resultados empregando modelos de cálculo clássicos e consolidados pela mecânica estrutural. Por fim, são apresentadas conclusões acerca do nível de precisão e do potencial desta técnica, suas vantagem e desvantagem para aplicação aos tipos de estruturas an