Aplicação do ensaio de ressonância acústica na caracterização mecânica de unidades de alvenaria estrutural

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Sombra, Thomas Nunes
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Alvenaria estrutural; Análise modal; Ensaios não destrutivos; Frequências naturais; Modal analysis; Modelagem numérica; Natural frequencies; Nondestructive testing; Numerical modeling; Structural masonry
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-08092020-154104/

A diversidade e complexidade das geometrias existentes para as unidades utilizadas no sistema construtivo em alvenaria estrutural (bloco inteiro, meio-bloco, entre outras) dificulta a determinação do módulo de elasticidade do material através dos métodos de ressonância, posto que tais elementos não dispõem de uma relação definida (expressa por meio de um coeficiente atrelado à geometria) entre aquela propriedade mecânica e suas frequências de vibração. Portanto, o estudo visa propor um procedimento experimental para aquisição do parâmetro geométrico que vincula o módulo de elasticidade dinâmico às frequências naturais da unidade, obtidas por meio do ensaio de ressonância acústica. A amostra experimental compreende blocos inteiros e meio-blocos (vazados) cerâmicos e de concreto com resistências variadas. Na etapa de caracterização, procederam-se a análise dimensional e a determinação da área líquida destas unidades, posteriormente submetidas ao ensaio de compressão axial para determinação da resistência à compressão característica e uma aproximação do módulo de elasticidade estático. Em outras unidades, foram conduzidos ensaios de velocidade de pulso ultrassônico e ressonância acústica (por meio da técnica de excitação por impulso) para angariar valores locais e globais do módulo de elasticidade dinâmico. Em paralelo, desenvolveu-se análise modal auxiliada pelo pacote de elementos finitos DIANA® com intuito de obter modos de vibrar, estimativas das frequências naturais e coeficientes geométricos para as diferentes unidades estudadas. Velocidades médias da propagação de ondas ultrassônicas longitudinais e transversais foram consideradas para estimar as propriedades elásticas dinâmicas requeridas pelos modelos numéricos. As frequências de ressonância identificadas experimentalmente apresentaram relações bastante razoáveis com aquelas previstas numericamente, especialmente nas unidades de concreto. Em todas as amostras, valores do módulo de elasticidade obtido a partir do ensaio de ultrassom superaram os providos pelo método acústico. Além disso, módulos de elasticidade aferidos pelas metodologias dinâmicas se mostraram mais elevados que o equivalente estático calculado na área bruta das unidades e próximos àquele calculado na área líquida. Os resultados experimentais e numéricos indicaram que o ensaio de ressonância acústica logrou êxito na caracterização do módulo de elasticidade dinâmico em unidades de alvenaria estrutural. Então, um procedimento baseado nesse método para estimar coeficientes geométricos de forma experimental foi enunciado e sua viabilidade discutida.