Determinação do módulo de elasticidade dinâmico em concreto via técnica de excitação por impulso

Abstract

A análise dinâmica não-destrutiva é uma importante ferramenta para a verificação da integridade e da segurança de uma estrutura, podendo identificar e localizar danos, além de detectar mudanças na sua deformabilidade. O ensaio dinâmico fornece os valores de freqüência, entre outros parâmetros, cujas variações podem ser utilizadas para não só para identificar a presença do dano, mas também para determinar a rigidez do material. O principal objetivo deste trabalho foi determinar o módulo de elasticidade de diferentes traços de concreto com a presença de argila expandida. Para tal, utilizou-se a Técnica de Excitação por Impulso, que é uma das técnicas de análise dinâmica não destrutiva, na qual a determinação do módulo de elasticidade dinâmico é feita a partir das frequências naturais de vibração. O módulo de elasticidade dinâmico foi comparado com os módulos de elasticidade estático (módulo tangente inicial e módulo secante) calculados a partir dos ensaios estáticos de compressão uniaxial simples. Assim como a resistência à compressão, os valores do módulo tangente inicial (Ec0) e do módulo secante (Ecs) encontrados a partir do ensaio de compressão foram dependentes dos traços de cimento, aumentando a medida que o conteúdo de cimento aumentou. O valor do módulo de elasticidade secante mostrou-se mais apropriado quando comparado com o módulo tangente, devido a sua melhor correlação com o valor do módulo de elasticidade dinâmico. Os resultados obtidos indicam que o ensaio não destrutivo via excitação por impulso pode ser utilizado para determinar o módulo de elasticidade dinâmico do concreto com argila expandida.

The non-destructive dynamic analysis is an important tool for testing the integrity and safety of and structure, once it can identify and locate damage and detect changes in its deformability. The dynamic test also provides the values of frequency and other parameters, whose variations can be used to identify not only the presence of damage but also to determine the equivalent stiffness of material. In addition, the dynamic non-destructive testing has the advantage of providing overall information of the structure and can be repeated and compared over time. The main objective of this study was to determine the elastic modulus of different concrete mixtures with the presence of expanded clay. For this purpose, we used the Impulse Excitation Technique, which is one of dynamic nondestructive techniques, wherein the determination of the dynamic modulus of elasticity is made from natural frequencies of vibration. The dynamic modulus of elasticity was compared with the static modulus of elasticity (initial tangent modulus and secant modulus) calculated from the static tests of simple uniaxial compression. As the compressive strength, the values of initial tangent modulus (Ec0) and the secant modulus (Ecs) determined from the compression tests were dependent on the characteristics of concrete, increasing as the cement content increased. The value of the secant modulus of elasticity was more appropriate as compared with the tangent modulus due to its better correlation with the value of dynamic modulus of elasticity. The results indicate that the nondestructive testing via impulse excitation can be used to determine the dynamic modulus of elasticity of concrete with expanded clay.