Estudo exploratório de um sensor de deformação utilizando nanotubos de carbono para materiais cimentícios
Carregando...
Data
Autor(es)
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Exploratory study of a strain sensor with carbon nanotubes for cementitious materials
Primeiro orientador
Membros da banca
Roberto Braga Figueiredo
Thiago Henrique Rodrigues da Cunha
Thiago Henrique Rodrigues da Cunha
Resumo
O monitoramento de estruturas é um importante campo de estudo da engenharia, se tornando uma ferramenta essencial para a garantia dos requisitos de segurança e de desempenho de uma edificação. No Brasil é comum a deterioração precoce de estruturas, ou a permanência do serviço mesmo após o final da vida útil prevista em projeto. Um sistema de monitoramento pode contribuir para que a infraestrutura do país possa cumprir seu papel com segurança. Dentro de um sistema de monitoramento, os sensores possuem a função de fornecer informações sobre a deformabilidade dos elementos que compõem a estrutura. Este trabalho propõem a elaboração de um sensor de deformação utilizando nanotubos de carbono (NTC), material que apresenta propriedade piezo-resistiva, que significa que há uma relação entre a resistência elétrica do material e o estado de deformação a que ele está submetido. Para isso foram utilizados corpos de prova de argamassa prismáticos com o sensor de NTC aplicado em uma das faces e um extensômetro elétrico na face oposta. Esforços cíclicos de compressão foram aplicados nos corpos de prova e a deformabilidade destes foram monitoradas pelo sensor de NTC e o extensômetro elétrico e registrados por um sistema de aquisição de dados comercial. Com os resultados foi possível obter a relação entre o sinal piezoresistivo do sensor de NTC e a deformação aplicada no corpo de prova, medida pelo extensômetro elétrico. A relação obtida é exponencial e se provou reprodutível. O método de fabricação do sensor de NTC foi considerado viável; porém, ainda há necessidade de aprimoramentos.
Abstract
To guarantee the safety of any building structure, a Structural Health Monitoring (SHM) system is essential. In Brazil, a common situation is the deterioration of infrastructure and/or continuous use of it after the end of the life span. A Structural Health Monitoring system can help the country’s infrastructure fulfill its expected performance with safety. In an SHM system, a sensor has the purpose of providing information on the deformations of an element that is part of the structure. This study aims to explore a strain gage using carbon nanotubes (CNT). This fact is based on the CNT piezoresistivity property: the CNT electrical resistance is related to its current strain state. Mechanical tests were performed using prismatic mortar specimens, applying the CNT sensor at one face and an electrical strain gage on the opposite face. Cyclic compressive stresses were applied to the specimens and their corresponding strains monitored by the CNT strain gage as well as by the electrical strain gage. These strains were acquired by a commercial data acquisition system. With the results, it was possible to establish a relationship between the strain measured by the strain gauge and the piezoresistive response of the CNT sensor. This relation was exponential, and it was proved reproducible. The method used to manufacture the CNT sensor was considered viable, but it still requires improvements.
Assunto
Construção civil, Nanotubos de carbono, Argamassa, Deformações (Mecânica)
Palavras-chave
Nanotubos de carbono, Sistema de monitoramento, Sensor de deformação, Piezo-resistividade, Argamassa
Citação
Endereço externo
Avaliação
Revisão
Suplementado Por
Referenciado Por
Licença Creative Commons
Exceto quando indicado de outra forma, a licença deste item é descrita como Acesso Aberto