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Descrição

Equipamento servo-hidráulico para ensaios mecânicos em rochas

O Triaxial de Rochas Owntec MR300 é um equipamento servo-hidráulico desenvolvido para a realização de ensaios de caracterização mecânica de rochas.

Com os acessórios e a instrumentação correspondentes, o equipamento permite realizar ensaios de compressão triaxial, compressão uniaxial (UCS), tração indireta pelo método brasileiro (Lobo Carneiro) e carga pontual (Point Load Test – PLT).

O sistema dispõe de controle servo-hidráulico por carga ou deslocamento, sistema de aplicação e controle da pressão confinante para os ensaios triaxiais, operação por IHM e aquisição contínua de dados. Essa configuração possibilita caracterizar a resistência e, nos ensaios com instrumentação de deformação, a deformabilidade de corpos de prova de rocha sob diferentes condições de carregamento.

O Triaxial de Rochas Owntec MR300 é um equipamento servo-hidráulico desenvolvido para a execução automatizada de ensaios mecânicos em rochas.

A prensa aplica e controla o carregamento axial e, nos ensaios triaxiais, o sistema de confinamento permite aplicar e controlar a pressão sobre o corpo de prova.

Com os acessórios correspondentes, o equipamento permite realizar:

• ensaios de compressão triaxial;
• ensaios de compressão uniaxial (UCS);
• ensaios brasileiros de tração indireta (Lobo Carneiro);
• ensaios de carga pontual (Point Load Test – PLT).

Os resultados obtidos auxiliam na caracterização geomecânica de rochas e fornecem parâmetros aplicáveis a estudos, pesquisas e projetos envolvendo fundações em rocha, túneis, escavações subterrâneas, taludes rochosos e outras aplicações de engenharia de rochas.

De acordo com o ensaio realizado e a instrumentação utilizada, podem ser determinados ou avaliados:

• resistência à compressão uniaxial;
• resistência à compressão sob diferentes níveis de confinamento;
• resistência à tração indireta;
• índice de resistência à carga pontual;
• módulo de Young;
• coeficiente de Poisson;
• deformações axiais e laterais;
• comportamento tensão-deformação;
• parâmetros de resistência e envoltórias de ruptura obtidos a partir de ensaios realizados sob diferentes níveis de confinamento.

Quais ensaios podem ser realizados?

Com os acessórios e a instrumentação correspondentes, o Triaxial de Rochas Owntec MR300 permite realizar os seguintes ensaios:

• Compressão triaxial em corpos de prova de rocha , utilizando célula triaxial tipo Hoek, de acordo com os requisitos aplicáveis da ASTM D7012-23 – Métodos A e B;
• Compressão uniaxial – Uniaxial Compressive Strength (UCS), de acordo com a ASTM D7012-23 – Métodos C e D;
• Resistência à tração indireta por compressão diametral – Ensaio Brasileiro (Lobo Carneiro), de acordo com a ASTM D3967-23;
• Ensaio de carga pontual – Point Load Test (PLT), segundo o método sugerido pela ISRM para Point Load Strength.

Nota normativa: a ASTM D5731-16, anteriormente utilizada como referência para o ensaio de carga pontual, foi retirada pela ASTM em 2025, sem norma ASTM substituta. Por esse motivo, ela não é apresentada como norma vigente para o PLT.

Compressão triaxial em rochas

No ensaio de compressão triaxial, o corpo de prova de rocha é submetido simultaneamente ao carregamento axial e a uma pressão confinante.

No Owntec MR300, o confinamento é aplicado por meio de uma célula triaxial tipo Hoek.

A realização de ensaios em diferentes níveis de pressão confinante permite avaliar a influência do confinamento sobre a resistência da rocha e obter dados para a determinação de parâmetros e envoltórias de resistência.

Quando utilizada instrumentação para medição das deformações, também é possível obter curvas tensão-deformação e avaliar propriedades de deformabilidade, conforme o método de ensaio empregado.

Compressão uniaxial – UCS

No ensaio de compressão uniaxial, o corpo de prova de rocha é submetido a carregamento axial sem aplicação de pressão confinante, permitindo determinar sua resistência à compressão uniaxial.

Quando o ensaio é realizado com a instrumentação adequada para medição das deformações axial e lateral, também podem ser determinados o módulo de Young, o coeficiente de Poisson e o comportamento tensão-deformação do corpo de prova.

Ensaio Brasileiro – Lobo Carneiro

O Ensaio Brasileiro, também conhecido como Lobo Carneiro, permite determinar a resistência à tração indireta da rocha por meio de compressão diametral de um corpo de prova em formato de disco.

Durante o ensaio, uma carga compressiva é aplicada ao longo de um diâmetro do corpo de prova, produzindo um campo de tensões que conduz à ruptura por tração.

A partir da carga de ruptura e das dimensões do corpo de prova, determina-se a resistência à tração indireta da rocha.

Ensaio de Carga Pontual – Point Load Test (PLT)

O Point Load Test (PLT) é um ensaio índice utilizado para determinar o índice de resistência à carga pontual da rocha.

A amostra é submetida a carregamento concentrado por meio do conjunto específico para carga pontual até a ocorrência da ruptura.

O índice obtido é empregado principalmente na classificação da resistência de materiais rochosos. Também pode ser relacionado à resistência à compressão uniaxial por meio de correlações adequadamente estabelecidas para o material estudado.

As correlações entre o índice de carga pontual e a UCS não devem ser consideradas universais. Sempre que utilizadas, devem ser selecionadas ou calibradas considerando o tipo de rocha, sua estrutura, anisotropia e as características das amostras analisadas.

Como funciona o Triaxial de Rochas Owntec MR300?

O equipamento é constituído por duas unidades operacionais principais:

1. Prensa servo-hidráulica, responsável pela aplicação e pelo controle da carga axial;
2. Central hidráulica, responsável pelo acionamento da prensa e pelo sistema de geração, controle e monitoramento da pressão confinante.

A prensa possui estrutura em aço dimensionada para suportar os carregamentos aplicados durante os ensaios.

As janelas de visualização possuem proteção em policarbonato de alta resistência e iluminação interna em LED, permitindo o acompanhamento visual da região de ensaio com segurança.

Uma câmera integrada possibilita o acompanhamento remoto e a gravação dos ensaios.

A central hidráulica reúne a bomba servo-hidráulica, o sistema de aplicação da pressão confinante, o reservatório de óleo e as interfaces de controle.

O painel de válvulas direciona os fluxos hidráulicos de acordo com a configuração do ensaio, enquanto a IHM touchscreen de 7” permite configurar os parâmetros de operação e acompanhar as variáveis monitoradas pelo equipamento.

Capacidade de carga e pressão confinante

A prensa apresenta capacidade máxima de carga de 3.000 kN e atuador com curso de até 200 mm.

O vão livre máximo entre os pratos é de 340 mm, enquanto o vão livre mínimo pode chegar a 58 mm com a utilização dos espaçadores correspondentes.

A aplicação da carga axial pode ser controlada por carga ou deslocamento, de acordo com o ensaio e a configuração definida pelo usuário.

O sistema servo-hidráulico permite ainda executar trajetórias personalizadas de carregamento para atividades de pesquisa, desenvolvimento tecnológico e controle de qualidade.

Para os ensaios triaxiais, o sistema de confinamento permite aplicar pressões de até 700 bar (70 MPa), utilizando óleo hidráulico VG46 como fluido de pressurização.

A central possui reservatório com capacidade de 50 litros, monitoramento do nível de óleo e filtros para alimentação do circuito hidráulico.

Instrumentação e medição das deformações

O Triaxial de Rochas Owntec MR300 possui instrumentação integrada para monitoramento das variáveis relacionadas aos ensaios.

O deslocamento pode ser acompanhado por dois LVDTs com curso de 10 mm.

Uma régua potenciométrica com curso de 200 mm monitora o deslocamento do atuador, enquanto um sensor registra a temperatura ambiente durante o procedimento.

Conforme o ensaio e a configuração de instrumentação selecionada, podem ser utilizados até quatro strain gauges instalados no corpo de prova:

• dois strain gauges axiais;
• dois strain gauges laterais/circunferenciais.

Essa configuração possibilita monitorar as deformações do corpo de prova durante o carregamento e obter dados para a avaliação do comportamento tensão-deformação e, quando aplicável, para a determinação do módulo de Young e do coeficiente de Poisson.

Nos ensaios regidos pela ASTM D7012-23, a determinação das propriedades de deformabilidade está associada aos métodos que incluem a medição das deformações:

• Método B: propriedades de deformabilidade em compressão triaxial;
• Método D: propriedades de deformabilidade em compressão uniaxial.

A instrumentação e os acessórios utilizados devem ser selecionados conforme o tipo de ensaio executado.

Acessórios e configurações de ensaio

A arquitetura modular do Owntec MR300 permite utilizar diferentes acessórios de acordo com os ensaios previstos para o laboratório.

Células triaxiais tipo Hoek

As células triaxiais tipo Hoek, destinadas aos ensaios com aplicação simultânea de carregamento axial e pressão confinante, estão disponíveis para corpos de prova com os seguintes diâmetros nominais:

• Ø 42 mm;
• Ø 54 mm;
• Ø 63,5 mm.

Conjunto para compressão uniaxial – UCS

O equipamento dispõe de configuração para realização de ensaios de compressão uniaxial em corpos de prova de rocha, de acordo com os acessórios instalados.

Quando utilizada a instrumentação de deformação correspondente, podem ser obtidos dados para avaliação das propriedades elásticas previstas no método aplicável.

Conjunto para Ensaio Brasileiro – Lobo Carneiro

O conjunto destinado ao ensaio brasileiro de tração indireta é compatível com corpos de prova com diâmetros entre Ø 35 mm e Ø 63,5 mm.

O sistema permite a aplicação do carregamento diametral necessário à execução do ensaio.

Conjunto para Point Load Test – PLT

O equipamento também pode ser configurado com conjunto específico para a realização do ensaio de carga pontual (Point Load Test).

O conjunto permite aplicar carregamento pontual à amostra até a ruptura e registrar os dados necessários à determinação do índice de resistência à carga pontual.

A execução de cada ensaio depende dos acessórios, sensores e configurações selecionados para o equipamento.

Aplicações adicionais e customizações destinadas a condições específicas de ensaio podem ser avaliadas sob consulta.

Automação, operação e aquisição de dados

O sistema de aquisição de dados é baseado em automação industrial e realiza o monitoramento contínuo das variáveis do ensaio, com frequência mínima de aquisição de uma leitura por segundo.

Os dados são armazenados automaticamente e podem ser exportados em arquivos compatíveis com planilhas eletrônicas no formato .xls.

A integração com a Ownlab está disponível conforme a configuração instalada no equipamento, permitindo acompanhar os ensaios remotamente, consultar o histórico de resultados e gerenciar as informações armazenadas.

A operação é centralizada na IHM, que reúne os recursos para configuração dos parâmetros e acompanhamento do procedimento experimental.

A arquitetura modular permite adaptar o equipamento às necessidades do laboratório e utilizar os diferentes conjuntos destinados aos ensaios de compressão triaxial, UCS, Ensaio Brasileiro e Point Load Test.