Investigação de uma técnica alternativa para monitoramento de deformações em estruturas de concreto armado

Abstract

Na construção civil, as variações nas propriedades dos materiais juntamente com as diferentes técnicas construtivas e condições do ambiente, podem não ser totalmente consideradas no cálculo estrutural e ocasionar danos nas estruturas. O Monitoramento da Integridade Estrutural (MIE) possibilita acompanhar o comportamento estrutural, avaliar as condições da estrutura e inclusive investigar o acontecimento de danos e das possíveis necessidades de intervenções. No entanto, o MIE ainda é pouco implementado devido ao alto custo de instalação e complexidade de operação. Desta forma, o presente trabalho busca desenvolver sistemas de medição de deformações em estruturas de concreto armado através de extensômetros, amplificadores, conversores de sinais e de microprocessadores de baixo custo. Assim, foram construídos dois sistemas de aquisição de dados de baixo custo e relativa facilidade de operação. O sistema de medição I, apresenta uma estrutura simples, baseada no módulo conversor e amplificador HX711. O sistema de medição II é composto por mais componentes eletrônicos, como o amplificador AD620 e o conversor ADS1115. Ainda, para facilitar a instalação de extensômetros em campo, foi desenvolvida uma placa de aço com extensômetros fixados, formando uma ponte de Wheatstone. Para avaliar os sistemas, foram realizados ensaios de compressão em um pilar, ensaios de flexão à quatro pontos em vigas, além do monitoramento de pilares de duas edificações residenciais em fase construtiva. Através da elaboração deste estudo, encontraram-se resultados favoráveis à utilização dos sistemas propostos, obtendo-se as deformações das estruturas de concreto armado. Contudo, o sistema de medição II mostrouse mais eficiente em comparação com o sistema de medição I.

Variations in material properties along with different construction techniques and environmental conditions may not be fully considered in the structural calculation and cause damage to structures in civil construction. The Structural Health Monitoring (SHM) makes it possible to monitor the structural behavior, assess the structure conditions and even investigate the occurrence of damage and possible intervention needs. However, SHM is still little implemented due to the high cost of installation and operation complexity. In this way, this paper aims to develop systems for measuring deformations in reinforced concrete structures through strain gauges, amplifiers, signal converters and low-cost microprocessors. In this way, two low-cost and relatively easyto-operate data acquisition systems were built. Measurement system I presents a simple structure, based on the HX711 converter and amplifier module. The measurement system II consists in more electronic components such as the AD620 amplifier and the ADS1115 converter. Also, to facilitate the installation of strain gauges in the field, a steel plate was developed with strain gauges attached, forming a Wheatstone bridge. In order to evaluate the systems, compression tests were carried out on a column, fourpoint bending tests on beams, in addition to monitoring columns of two residential buildings in the construction step. Favorable results were found for the use of the proposed systems, obtaining the deformations of the reinforced concrete structures in this study. However, measurement system II proved to be more efficient compared to measurement system I.