Viga Benkelman – O Que É? Como Funciona? Aprenda Aqui!

Apesar de possuir o nome de Viga Benkelman, nós não estamos falando de uma viga que você usará em obra, não é bem assim que ela funciona.

Então, se você quer entender o que realmente é essa tal de Viga Benkelman, é só vir com a gente, pois aqui nós iremos te explicar tudo o que você precisa saber sobre ela!

E então? Pronto para aprender? Então é só continuar a leitura!

O que é a Viga Benkelman

Viga Benkelman

Antes de mais nada é importante que você tenha em mente que, apesar do nome, a Viga Benkelman não é bem uma viga que você possa utilizar com função estrutural. De maneira direta, podemos dizer que a função da Viga Benkelman é de realizar medições deflectométricas em um pavimento. Trata-se do aparelho mais utilizado para este tipo de medições, tendo um papel importante no meio rodoviário do Brasil a fora.

A Viga Benkelman é composta de uma viga móvel e de uma parte fixe. A parte que é fixa se apoio no pavimento através de três pés reguláveis, e a viga móvel acopla-se a esta através de uma articulação, sendo que uma de suas extremidades (chamada de ponta de prova) se encontra em contato direto com o pavimento, e a sua outra extremidade aciona um extensômetro com uma precisão de 10-2 mm.

Ela é ainda equipada com um vibrador, o qual possui a função de vencer o atrito entre as peças móveis e também evitar possíveis inibições que o ponteiro do extensômetro possa apresentar.

“Tá, mas quando é que eu vou usar esta tal de Viga Benkelman?”

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Sempre que se desejar realizar medições de deflexões em um determinado pavimento, sendo ele rígido, semirrígido ou então flexível, é nesse momento que a Viga Benkelman é utilizada. E isto se deve ao fato dela ser de fácil operação, além é claro de seu custo baixo.

Inicialmente sua unica aplicação se dava para a determinação da deformação reversível máxima. Entretanto, conforme o tempo passava, foi-se utilizando-a também para a definição da bacia de deformação, sendo que a importância deste parâmetro para a caracterização do estado de tensão da estrutura de pavimentos aeroportuários e rodoviários é alta.

Leitura complementar: Tipos De Vigas; O Que Você Precisa Saber Sobre Elas

Aparelhagem

Vamos entender melhor agora toda a aparelhagem que compõem a Viga Benkelman.

Inicialmente, ela é composta por um conjunto de sustentação, o qual se articula em uma alavanca interfixa, formando dois braços em que seus comprimentos ab estejam de acordo com as relações de 2/1, 3/1 ou então 4/1. No extremo do maior braço há a ponta de prova desta viga, já na extremidade do menor braço é onde se aciona o extensômetro com uma precisão de 0,01 mm. Ela possui ainda um vibrador cuja função é evitar inibições do ponteiro do extensômetro, dispondo de uma trava de proteção que será utilizada na ocasião do transporte.

Compondo o sistema há também um caminhão com 8,2 tf de carga em seu eixo traseiro, a qual é simetricamente distribuída com relação as suas rodas. Porém, quando necessário é possível utilizar uma carga diferente por eixo. Seu eixo traseiro é simples e com roda dupla.

Os pneus possuem dimensões de 900 x 20 ou 1000 x 20, com 12 lonas, do tipo “com câmara” e com frisos em sua faixa de rodagem, calibrados com uma pressão de 0,56 MPa, que corresponde a 5,6 Kgf/cm².

Um calibrador para que a pressão dos pneus possa ser medida também se torna necessário aqui.

Procedimento e Ensaio

Antes de passarmos para os procedimentos iniciais que envolve a Viga Benkelman, vamos dar uma conferida nas Normas que a rege:

Certo, vamos focar primeiramente no procedimento, e depois nós vamos para o ensaio.

Se tratando do procedimento, e tomando como base a DNER-PRO 175/94, antes de realizarmos qualquer tipo de medição com a Viga Benkelman, ela deverá ser aferida de tal maneira:

  1. A Viga Benkelman deverá ser posicionada em uma mesa de madeira ou então similar a esta;
  2. A trava da viga deverá ser liberada;
  3. Apoie então a ponta de prova bem no centro do prato da prensa, de maneira que possa receber os movimentos verticais de todo o conjunto de articulações;
  4. Ligue o vibrador
  5. Fixe o extensômetro no tirante de aço da prensa, de modo que a sua ponta apalpadora possa tocar no prato da prensa e zerar o extensômetro;
  6. Ajuste e zere o extensômetro da viga;
  7. Acione então a manivela da prensa com o dispositivo micrométrico a uma velocidade aproximada de 0,5 mm/min, e faça as leituras no extensômetro que está posicionado na prensa a cada 0,1 mm até que chegue a 0,8 mm, e também a cada 0,2 mm até que chegue a 2,2 mm, resultando num total de 15 leituras. Realize as leituras que correspondem ao extensômetro da viga;
  8. Repita todas estas operações mais de uma vez, com o intuito de caracterizar a constante de aferição melhor.

Uma vez que focamos no procedimento, vamos agora dar uma olhadinha nas etapas que compõem o ensaio da Viga Benkelman.

  1. Coloque a ponta de prova da Viga entre os pneus de uma das rodas geminadas no eixo traseiro do caminhão, certifique-se de colocá-la exatamente sob o eixo;
  2. Faça uma leitura inicial no extensômetro, se situando sobre o braço móvel desta viga;
  3. Faça com que o caminhão se afaste lentamente atá a distância de 10 m da ponta de prova, ou então até que o extensômetro não mais acuse variações de leitura;
  4. Faça a leitura final no extensômetro, esta leitura corresponde ao descarregamento do pavimento, sendo que todo deslocamento que é recuperado é associado a uma deformação elástica (deflexão) do pavimento.

Análise e cálculo dos resultados

O cálculo de deflexão se dá pela seguinte expressão:

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Explicando as variáveis temos:

D0 -> É a deflexão verdadeira ou real, dada em centésimos de milímetro;

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L0 -> É a leitura inicial, dada em centésimos de milímetro;

Lf -> É a leitura final, dada em centésimos de milímetro;

ab -> Correspondem as dimensões dadas pelas Viga Benkelman.

Já para o raio de curvatura apresentado pela bacia de deformação no ponto de prova nós temos a seguinte expressão:

Explicando as variáveis temos:

R -> Corresponde ao raio de curvatura, dado em metros;

D0 -> Corresponde a deflexão verdadeira ou real, dada em centésimos de milímetro;

D25 -> Corresponde a uma deflexão a 25 cm do ponto de prova, dada em centésimos de milímetro.

Ao realizar uma leitura a diferentes distâncias com relação ao ponto de aplicação da carga você poderá determinar a linha de influência longitudinal da bacia de deformação, além do cálculo do raio de curvatura.

É necessário aferir a viga periodicamente em laboratório, sempre de acordo com o DNER-PRO 175/94. A cobertura de isopor presente na viga é recomendada para que deformações diferenciais de origem térmica possam ser evitadas. Importante também ressaltar que a leitura de deflexão elástica, a qual se segue em um determinado deslocamento do caminhão não deverá ser realizada de imediato, de maneira que deformações dependentes do tempo possam se manifestar.

Quanto custa a Viga Benkelman?

Como já foi dito acima, a Viga Benkelman se trata de um equipamento de custo baixo, bastante simples de se adquirir e utilizar do que outros equipamentos encontrados no mercado.

Se uso é realmente simples, sem a necessidade de mão de obra especializada, uma vez que é fácil capacitar o pessoal disponível para o manejo.

Já com relação ao seu valor é possível encontrá-la na tabela de preços unitários para projetos no DAER, onde você terá acesso a um valor de km/pista.

Conclusão

Após ler este artigo você já terá um conhecimento sobre o que é a Viga Benkelman, ao menos irá saber o mínimo para nem cogitar usar esta Viga em sua obra, sendo que esta não é a sua função. Na realidade, a menos que você trabalhe com estradas, dificilmente irá necessitar utilizar uma Viga Benkelman, mas o conhecimento é sempre algo bom de se ter.

Sobraram dúvidas sobre a Viga Benkelman? Pois então é só perguntar nos comentários abaixo, não somos especialistas no assunto mas faremos de tudo para responder as suas perguntas! E claro, caso tenha gostado da leitura e conseguido retirar suas duvidas, então não deixe de compartilhar com seus amigos e conhecidos, nunca se sabe quem você pode acabar ajudando neste processo!