O Ensaio de Compressão

Ensaio de Compressão

Introdução

Os esforços de compressão podem ser avaliados em varias ocasiões ao nosso redor, como na construção civil: quando uma coluna de concreto sofre compressão pode vir a falhar e comprometer toda a estrutura de um salão. Sendo assim, este ensaio deve ser feito quando se tratar principalmente de materiais frágeis como madeira, concreto e pedras.

Estes materiais são submetidos a esforços no qual são avaliados quanto a resistência ao comprimir-se, isto é, o corpo de prova é colocado em uma máquina universal de ensaios, no qual também é feito o ensaio de tração, e o mesmo é comprimido para ver qual a máxima carga esse material suporta e o quando o mesmo deforma. Assim podem ser analisadas as propriedades mecânicas como: limite de proporcionalidade, limite de escoamento e módulo de elasticidade.

Os materiais dúcteis e frágeis se comportam de maneiras diferentes durante o teste, principalmente os metais. Os materiais frágeis rompem praticamente sem fase elástica, já os materiais dúcteis sofrem a deformação na fase plástica, e nem sempre atingem a ruptura.

São usualmente testados em compressão os materiais a seguir: concreto, cerâmicas, metais, plásticos e compostos. Entretanto esse ensaio não costuma ser feito em metais, devido a problemas como a flambagem e o embarrigamento, porém se controlados os fatores citados é possível realizar o ensaio de compressão nos metais.

A flambagem é a encurvadura do material devido a sua instabilidade de compressão axial, pode ser observada com maior facilidade em corpos esbeltos. E o embarrigamento consiste no aparecimento de “barrigas” ao redor do corpo de prova, é como se o material fosse abaulado nas laterais o que impossibilita, por exemplo, a medição do diâmetro do corpo de prova.

Figura 1 – Comportamento do metal sob compressão

Objetivos do ensaio

Medir a alteração no comprimento do corpo de prova analisando as propriedades vistas;

Medir a força máxima a qual o material resiste, além de medir suas dimensões antes e após o ensaio para fins de calculo;

E por fim determinar o limite de escoamento, o limite de proporcionalidade, o modulo de elasticidade e o limite de resistência a compressão.

Desenvolvimento

Para o ensaio de compressão foram utilizados corpos de prova cilíndricos de aço e de alumínio, suas dimensões foram calculadas três vezes e tirada a média, segue na tabela 1 as dimensões:

Tabela 1 – dimensões iniciais dos corpos de prova

Aço Alumínio

Diâmetro (mm) 6,28 6,27

Comprimento (mm) 12,63 12,78

O ensaio consiste na aplicação de uma carga axial de compressão pela máquina de teste universal sobre um corpo de prova especialmente preparado, que não pode ser esbelto para evitar tensões de flambagem do material. Vide figura 2. Após a aplicação da carga foram medidas as novas dimensões dos corpos, estas podem ser observadas na tabela 2.

Figura 2 – exemplo de flambagem

Tabela 2 – dimensões finais dos corpos de prova

Aço Alumínio

Diâmetro final (mm) 8,30 10,70

Comp. final (mm) 8,80 3,73

Após o teste observamos o embarrigamento do material que está representado pela figura 3. Porém, foi observado em uma das amostras de aço a ocorreu flambagem (Figura 4), um erro que pode ocorrer se a amostra deslizar na máquina de prova.

Figura 3 – corpo de prova do ensaio de compressão

Figura 4 – corpo de prova mal colocado

A força máxima e o deslocamento exercido pela máquina foram anotados para posterior realização dos cálculos. Para os cálculos dos esforços observados na compressão temos as seguintes equações:

T=F/S Eq. 1

(Equação de tensão de compressão)

ε=(Lo-Lf)/Lo Eq. 2

(Equação de deformação)

E=T/ε Eq. 3

(Equação de módulo de elasticidade)

Resultados:

O