ISO 15630-3 / ASTM A416 / ASTM A1061: Ensaio em cabos tensores
As normas de ensaio ISO 15630-3, ASTM A416 ou ASTM A1061 indicam como cabos tensores devem ser testados. Os fabricantes de cabos tensores possuem a obrigação por meio de normas de produto de submeter seus produtos a ensaios estáticos e dinâmicos em conformidade com estas normas. Para evitar custos com os equipamentos, estes ensaios são frequentemente feitos por prestadores de serviços. Adicionalmente, os fabricantes são externamente supervisionados por institutos independentes.
As análises principais na Garantia de Qualidade incluem o ensaio de tração estático com medições de deformação. A ZwickRoell oferece para tal uma máquina para ensaios de tração para forças de até 600 kN como configuração padrão. Visto que os cabos tensores expostos à tração desentrelaçam, a ZwickRoell utiliza insertes especiais para as garras para impedir a falha precoce em locais indesejados.
No ensaio de fadiga o cabo tensor a uma frequência de no máx. 20 Hz deve suportar dois milhões de ciclos de ensaio. Nisso, a fixação da amostra representa um desafio especial uma vez que rupturas por mordente poderão ocorrer de forma relativamente fácil.
Ensaio estático Ensaio dinâmico Fixação da amostra Medição de deformação Soluções de ensaio Brochura para Metal
Ensaios de tração estáticos em cabos tensores conforme ISO 15630-3 / ASTM A416 / ASTM A1061
Nos ensaios de tração estáticos conforme ISO 15630-3, ASTM A416 ou ASTM A 1061 o cabo tensor é esticado até o rompimento. Existem vários fios torcidos nos cabos de tensão que tendem a se distender quando estão sob cargas de tração. Durante o ensaio de tração é feita a medição da força e da deformação da amostra. Visto que aço de pré-esforço é aço de alta resistência, são utilizadas principalmente máquinas para ensaios de materiais de altas forças de ensaio.
Cabos tensores com diâmetro de 3 até 20 mm podem ser testados no ensaio de tração. Dependendo na norma do produto ou do ensaio, o comprimento de medição L0 pode ser por ex. de 500 mm ou de 610 mm. A deformação geral poderá alcançar valores de até 20 %.
Ademais, também podem ser realizados ensaios de tração de desvio, por ex. conforme EN ISO 15630-3. Para tal a máquina para ensaios de materiais está equipada com um furo de passagem na travessa móvel.
Os principais valores característicos do ensaio de tração em cabos tensores conforme ISO 15630-3 e ASTM A416
- O limite de escoamento como (Rp0.2), que normalmente com 0,2 % de deformação plástica é determinado como “limite de escoamento substituto”
- A deformação do limite de escoamento; de forma mais precisa, a deformação de extensômetro do limite de escoamento, uma vez que ela somente pode ser determinada com o auxílio de um extensômetro (Ae)
- Resistência à tração (Rm)
- Alongamento uniforme (Ag)
- (A), sendo que as definições normativas em relação ao comprimento de medição são de importância decisiva
Ensaio dinâmico em cabos tensores:
No ensaio de fadiga (por ex. conforme ISO 15630-3, XP A 35-045-2011, FprEN 10138-3:2009) em cabos tensores a amostra a uma frequência de no máx. 20 Hz deve suportar dois milhões de ciclos de ensaio sem rompimento.
Quando a amostra se rompe na proximidade da ou na fixação o ensaio é inválido e deverá ser repetido. O ensaio de fadiga demora vários dias e, portanto, ensaios inválidos custam muito caro. Visto que cabos tensores possuem resistências muito elevadas, eles são muito sensíveis ao entalhe e a fixação na garra representa um grande desafio. A ZwickRoell desenvolveu uma garra especial para cabos tensores. Dessa forma podem ser executados ensaios de fadiga sem elementos de fixação especialmente adicionados.
Tipicamente os ensaios de fadiga são executados com uma máquina servo-hidráulica para ensaios de materiais da série HA.
Fixação de amostras para ensaios dinâmicos
Em decorrência da alta resistência à tração dos arames individuais de um cabo tensor de até 2000 Mpa e da superfície lisa é necessária atenção especial na fixação da amostra para não danificar a amostra (por ex. por meio do design piramidal dos insertos dos mordentes). Para tal são necessárias garras hidráulicas de fechamento paralelo com regulagem da pressão de fixação. Adicionalmente, a geometria dos mordentes deve ser de forma que a fixação confiável e homogênea da amostra seja possível sem que ela comece a escorregar durante o ensaio.
Para evitar rupturas de amostra fora do comprimento de medição L0 também a qualidade de produto da própria amostra de cabo é relevante. No ensaio de tração somente o rompimento da amostra dentro do comprimento de medição pode ser validado como resultado de ensaio confiável. A superfície danificada da amostra ou a resistência à tração fortemente não homogênea dos arames individuais levam frequentemente a rupturas de amostra fora de L0 na proximidade dos mordentes.
No ensaio de fadiga conforme ISO 15630-3 em cabos tensores, a fixação da amostra representa um desafio especial visto que rupturas por mordente poderão ocorrer de forma relativamente fácil. Na região de fixação se sobrepõem a carga em decorrência da força de fixação e a força de ensaio dinâmico, o que nesse local poderá provocar a ruptura precoce da amostra. Por esse motivo, nas amostras de tração clássicas feitas em material maciço as extremidades são muitas vezes feitas com seções transversais maiores para assegurar que a ruptura da amostra ocorra na parte livre entre as garras. Nos cabos múltiplos isso não pode ser feito com tanta facilidade. Para obter mesmo assim os devidos resultados de ensaio, as amostras na maioria das vezes requerem preparação trabalhosa, elas são por ex. gravadas por fundição.
Com uma garra especialmente desenvolvida para o ensaio de cabos múltiplos a ZwickRoell oferece a opção de testar cabos múltiplos sem elementos de fixação especialmente adicionados. Isso reduz significativamente o tempo necessário, os custos e o trabalho de manuseio para o operador.
A garra possui uma fixação hidráulico-mecânica e uma fixação meramente mecânica. Esta última possui uma luva cônica a qual é introduzida e fixada em cada uma das extremidades do cabo múltiplo em conjunto com um contra-cone. Dessa forma é aplicada a maior parte da força de travamento. A parte residual remanescente a qual continua sendo necessária para o respectivo ensaio é fornecida pela clássica fixação hidráulico-mecânica com mordentes. Por meio da combinação destes dois princípios de fixação, a força de travamento pode ser introduzida de modo que não ocorrem rupturas por mordente e as amostras de cabo múltiplo podem ser testadas sem pré-condicionamento.
A garra pode ser utilizada de forma muito flexível para as mais diversas aplicações de ensaio. A força de travamento hidráulica de regulagem variável pode ser modificada de ensaio para ensaio por meio da regulagem correspondente da pressão do óleo.
Medição de deformação
A ruptura do cabo tensor leva frequentemente ao chicoteamento de arames individuais. Isso causa o perigo de danificar um extensômetro com contato. Por esse motivo, a ZwickRoell utiliza especialmente para medições confiáveis e exatas em materiais de alta maleabilidade e materiais elásticos extensômetros sem contato.
O extensômetro videoXtens 6-680 oferece com um campo de visão de 680 mm e resolução de 0,6 µm a possibilidade de realizar medições de precisão da deformação mesmo com grandes comprimentos de medição como no caso do ensaio de cabos múltiplos. Visualização das vantagens
- Medição do limite de escoamento conforme ASTM A1061
- Em caso de ruptura o extensômetro não sofre danos visto que o extensômetro realiza medições sem contato.
- Determinação automática da deformação na ruptura
- Por meio de conexão à travessa, as marcações de medição são sempre centralizadas automaticamente no campo de visão (FOV), a área de medição é aproveitada de forma otimizada.
Outras vantagens são que o extensômetro automaticamente identifica e/ou determina as marações de medição na amostra e o comprimento de medição inicial e transmite todos os dados ao software de ensaios testXpert.
O que é aço de pré-esforço?
Aço de pré-esforço é aço de alta resistência que é predominantemente utilizado para aplicação de tensão prévia na construção de concreto pré-esforçado. Por meio da utilização de aço pré-esforçado existe a possibilidade de aumentar enormemente as propriedades de componentes de concreto para esforços estáticos e dinâmicos.
Aço pré-esforçado é fabricado a partir de um produto longo e é executado de diferentes maneiras quanto à forma de sua superfície, dependendo da norma de fabricação. Um arame individual é por ex. executado conforme a norma de fabricante DIN EN 10138-1, sendo que um cabo tensor pode ser executado conforme a norma DIN EN 10138-3. O arame individual possui resistências de até 2.000 N/mm² e possui forma redonda, sendo que também existem seções transversais trapezoidais as quais são chamadas de cabos compactos.
Sob o conceito geral de aço pré-esforçado se distinguem três formas de fornecimento, dependendo da norma do produto:
- Barras de aço (de 15 até 36 mm em diâmetro)
- Arame (de 5 até 16 mm em diâmetro)
- Cabos tensores de 3, 7 ou vários arames individuais trançados (cabo tensor de três fios: 5,2 até 7,5 mm, cabo tensor de sete fios 7 até 18 mm)
As diferentes formas de fornecimento possuem altos requisitos quanto ao ensaio de materiais e são utilizados para tal as mais diversas normas de ensaio (por ex. ISO, ASTM…) para assegurar o padrão de qualidade necessário.
Aproveite o software de ensaios líder no ensaio de materiais
O software de ensaios testXpert da ZwickRoell oferece:
- Operação fácil : Comece a ensaiar imediatamente e se torne um especialista – com a máxima proteção.
- Ensaio confiável e eficiente: Tenha a vantagem de resultados confiáveis e máxima eficiência de ensaio.
- Integração flexível: O testXpert é adequado para todas suas aplicações e processos – ele simplesmente torna o workflow mais eficiente.
- Design de longo prazo: O software de ensaios para todo o ciclo de vida, pronto para a tarefas de ensaio do futuro!
