Universidade Federal do Rio Grande do Norte

ENSÃIO DE TRAÇÃO E COMPRESSÃO

Disciplina: DEM0301 - LABORATORIO DE ENSAIOS MECANICOS (2011.2 - T01)

Professor: LUIZ CLAUDIO FERREIRA DA SILVA

Alunos: Davi Marins Dantas 200722450

Fernando César B. B. dos Santos 2008022951

Gildeni Gomes de Carvalho 2008022978

Heryson Cirilo Silva Dantas 2008022994

Natal, RN - 28/11/11

1. APRESENTAÇÃO

Este relatório visa explanar, de forma geral, os ensaios de compressão e tração realizados respectivamente em corpos de prova normalizados de concreto e, possível, aço 1020.

Os ensaios foram realizados no laboratório de concreto (vinculado ao laboratório de construção), auxiliado pelo técnico de laboratório Francisco de Assis. Utilizando as máquinas AMSLER – 699/474 (máquina de ensaio de tração) e AMSLER – 66/102 (prensa para o ensaio de compressão) conectadas ao comando central (onde retiramos o gráfico do ensaio de tração, verificamos a variação da carga aplicada, a carga máxima e controlamos a velocidade dos dois ensaios realizados).

2. OBJETIVO

Os ensaios foram realizados com a finalidade de se obter o comportamento dos materiais (os coeficientes de engenharia) quando submetidos aos esforços de tração e compressão, assim simulando cargas solicitadas em campo e com esses dados, através das normas internacionais, caracterizar os materiais ensaiados.

3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

3.1 TENSÃO

Tensão é o esforço resistente em um corpo quando submetido a uma carga.

Para a tensão normal uniaxial temos a seguinte formula:

σ= FA

Onde Tensão é igual a divisão da Força pela área a qual é aplicada.

3.2 DEFORMAÇÃO

Deformação como o próprio nome indica é a variação de dimensões de um corpo. Nos ensaios utilizaremos as deformações longitudinais e radiais (estricção).

Alongamento=Valor final−Valor inicialValor inicial

x100

δ= F . LA .E

Onde L é o comprimento inicial, E o modulo de elasticidade e δ a variação do comprimento da barra

devido ao esforço de tração uniaxial.

3.3 LEI DE HOOKE

Essa lei criada pelo cientista Robert Hooke dita a relação linear entre a tensão normal e a deformação elástica de uma peça, essa relação nos dá um valor denominado de Modulo de Elasticidade (E ).

E=σε

Onde: ε (Deformaçãoespecifica)= δL

3.4 DIAGRAMA TENSÃO X DEFORMAÇÃO

O diagrama tensão deformação mostra a proporcionalidade entre a tensão e a deformação, portanto ilustra a Lei de Hooke. Ele é linear no regime elástico e polinomial no regime plástico. O diagrama é

ilustrado na figura abaixo:

3.5 ENSAIO DE TRAÇÃO

Neste ensaio a carga de tração é aplicada, na linha de centro do corpo-de-prova normalizado (facilitando o encaixe na máquina e garantir a ruptura), de forma axial crescente com velocidade que se aproxima de um carregamento estático até a ruptura. Mede-se a variação no comprimento e diâmetro da peça como uma função da carga aplicada. O procedimento é mais comumente utilizado em materiais dúcteis, como por exemplo: Aços com baixo ou médio teor de carbono.

Nesse ensaio através dos dados de: força aplicada, área de contato da peça, das medidas de alongamento e estricção e do gráfico Tensão x deformação é possível calcular os seguintes coeficientes de engenharia:

-Limite de Resistencia a tração e Limite de escoamento -Modulo de Resiliência e Modulo de Tenacidade-Ductilidade -Coeficiente de Encruamento e Coeficiente de Resistencia

3.6 ENSAIO DE COMPRESSÃO

Neste ensaio a carga é aplicada de maneira semelhante ao ensaio de tração, porém com sentido de aplicação de carga inverso (compressiva). Tal ensaio é mais utilizado em materiais frágeis, e também se

podem utilizar materiais compósitos, como por exemplo: concreto, madeira, ferro fundido e aços ferramentas.

Comumente não é utilizado corpos de prova com características dúcteis, pois esses apresentam alto modulo de tenacidade o que leva a peça a ter uma excessiva deformação e comumente não chegando à ruptura (a peça simplesmente transmite a força entre as placas da maquina).

Onde no ensaio de compressão os resultados obtidos são similares ao ensaio de tração. E as variáveis que influenciam nos resultados do ensaio são:

-Temperatura-Velocidade de deformação-Anisotropia do material-Tamanho de grão -Porcentagem de impurezas -Condições ambientais.4. ATIVIDADES DESENVOLVIDAS.

Os ensaios foram realizados a temperatura ambiente e de acordo com a norma ASTM A370-05. Foi selecionado, para o ensaio de tração, um corpo-de-prova de aço 1020 com diâmetro de 12.5 mm e comprimento de 50 mm. Para o ensaio de compressão foi selecionado um corpo-de-prova de concreto de diâmetro 10 cm e altura 20 cm.

4.1 ENSAIO DE TRAÇÃO:Após as aferições referentes às medidas foram feitas duas linhas de referencia no corpo de prova,

tomamos nota do espaçamento entre as mesmas e levamos a peça à maquina de testes, onde foi acoplada e teve uma pré-carga aplicada no mesmo para não haver folgas. O esforço foi aplicado como descrito no tópico fundamentação teórica (uniaxialmente e aproximadamente estático, v=0,3MPa/minuto) até a ruptura da peça.

Corpo de prova sendo ensaiado.

Ao término do experimento foi medido novamente o diâmetro entre os dois traços de referência (obtendo-se assim a deformação linear do corpo), o diâmetro na estricção.

Estricção do Aço 1020

Indicador da maquina AMSLER utilizada no ensaio.

Gráfico sendo traçado.

Corpo após a fratura (Taça Cone)

4.2 ENSAIO DE COMPRESSÃO:

Para utilizarmos o corpo de prova de concreto no ensaio de compressão, foi realizada uma correção da superfície da área de seção transversal em contato com a prensa através de capeamento por solução de enxofre (com o intuito de torna-la plana).

Corpo de Prova (Amostra de concreto)

A amostra foi retirada em campo do concreto utilizado na obra dos novos laboratórios do NTI, onde sua função seria a sustentação da estrutura metálica principal, podendo coletar somente alguns pedaços de estribos onde é feita a amarração da estrutura, ou seja, ramos da viga principal. A prensa utilizada possui quatro células de carga para tração que atende as cargas de 10 mil kg, 20 mil kg, 50 mil kg e 100 mil kg. Para a dimensão da amostra utilizada, a escala usada foi de 50 mil kg.

Maquina realizando a compressão.

Corpo de prova apos a fratura. ( Cone )

5. RESULTADOS E ANÁLISE DE RESULTADOS

5.1 ENSAIO DE TRAÇÃO:

Após a realização do ensaio de tração, descobrimos que o coeficiente h0/d0=4, a carga de ruptura aplicada ao corpo-de-prova P=7800 Kg.f e, juntamente com a sua área de seção transversal inicial, encontramos a tensão de escoamento 628,32 MPa. O ensaio teve natureza destrutiva.

Ao analisarmos o gráfico, obtemos o módulo de Young do metal através da lei de Hooke.

Temos que o alongamento é 0,3092

5.2 ENSAIO DE COMPRESSÃO:

Após a realização do ensaio de compressão, descobrimos o coeficiente h0/d0=2, a carga de ruptura aplicada ao corpo-de-prova P=27400 Kg.f e, conhecendo a área de seção transversal, encontramos a tensão de ruptura σ=34,23MPa. A fratura do concreto ocorreu de forma pontiaguda (como previsto para material frágil) com ângulos de 45º das extremidades até a ponta e de forma uniforme, de modo que a ponta se localizou no centro da amostra. O ensaio teve natureza destrutiva.

6. CONCLUSÃO

Após as análises dos resultados dos ensaios, concluímos que:

6.1 PARA O ENSAIO DE TRAÇÃO: Ao analisarmos os resultados do ensaio de tração, obtivemos algumas características desejadas, como

carga e tensão de escoamento ( respectivamente P=7800Kg.f e σ=628,32MPa), alongamento =5,3 mm, estricção= -0,3092 e módulo de elasticidade (E=5,93GPa) apresentando forma de ruptura taça-cone. Contudo, o gráfico descrito pela máquina no ensaio apresentou um comportamento anômalo, não definindo região de escoamento ou mostrando o encruamento do material ensaiado, impossibilitando graficamente a determinação correta da rigidez do material (módulo de Young) e por consequência a caracterização do aço ensaiado.

6.2 ENSAIO DE COMPRESSÃO:

Ao analisarmos os resultados do ensaio de compressão, obtivemos todos os resultados já esperados, tais como: carga de ruptura P=27400Kg.f, tensão de ruptura σ=34,23MPa e ruptura do corpo-de-prova em forma de cone com ângulos de 45º das extremidades até a ponta, no centro da amostra, uniformemente. Portanto, todos os objetivos do ensaio de compressão foram alcançados.

1. REFERÊNCIAS

ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) – Materiais Metálicos – Ensaio de tração à temperatura ambiente.

Willian D. Callister,Jr. Materials Science and Engineering

URL: http://oswaldofilizola.com.br/pdf/relatorioiso37.pdf

URL: http://www.cume.org/download/MET08-000258_CUME%20(1).pdf

Material disponibilizado pelo professor Prof. Luiz Cláudio Ferreira da Silva, Laboratório de Ensaios Mecânicos.