44ª RAPv – REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO

E

18º ENACOR – ENCONTRO NACIONAL DE CONSERVAÇÃO RODOVIÁRIA

ISSN 1807-5568 RAPv

Foz do Iguaçu, PR – de 18 a 21 de Agosto de 2015

OBTENÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DO CONCRETO DE

VIADUTOS LOCALIZADOS NA REGIÃO DE CURITIBA POR MÉTODOS

DE ENSAIOS NÃO DESTRUTÍVEIS: ESCLEROMETRIA E ULTRASSOM

DIEGO JESUS SOUZA; EDUARDO MUÑOZ DE LA TORRE; FLÁVIA KOSLOSKI; LAURA

SILVESTRO; LUCAS BUDEL PAES LEME; MARCELO HENRIQUE FARIAS MEDEIROS

RESUMO

A resistência do concreto é a propriedade mais valorizada por projetistas e engenheiros de controle de qualidade. Além

disso, inúmeras características do concreto, como módulo de elasticidade, estanqueidade, resistência a intempéries, entre

outras, estão ligadas à resistência e, por isso, podem ser deduzidas a partir de dados da mesma. Deste modo, torna-se

necessário realizar um acompanhamento dessa propriedade ao longo da vida útil da estrutura. Neste amplo aspecto, em

estruturas de concreto, a extração de testemunhos muitas vezes torna-se inviável, pois demanda tempo, reparo localizado,

e, um maior orçamento. Com isso, procura-se aplicar métodos mais rápidos e práticos que não alterem a estrutura, como

os ensaios não destrutivos de esclerometria e ultrassom, regidos pela ABNT NBR 7548:2012 e ABNT NBR 8802:2013

respectivamente. O presente trabalho teve como objetivo verificar a compatibilidade entre os valores de resistência obtidos

no ensaio de esclerometria e os auferidos pela correlação com o módulo de elasticidade encontrado pelo ensaio de

ultrassom. Por fim, os resultados foram comparados aos obtidos pelo ensaio direto de compressão axial segundo ABNT

NBR 5739:2007. Posteriormente aplicaram-se tais procedimentos em 3 pontes da região metropolitana de Curitiba, nas

quais não era possível a extração de testemunhos. Os resultados mostraram uma correlação confiável entre os dois

métodos não destrutivos e o ensaio de compressão axial de laboratório, tornando possível a obtenção de dados seguros de

resistência mecânica para inspeções de pontes, viadutos e estruturas de concreto, onde é pouco viável a extração de

testemunhos.

PALAVRAS-CHAVE

Ensaios não destrutíveis; Resistência à compressão; Esclerometria; Ultrassom.

ABSTRACT

The strength of concrete is the most valued property by quality control engineers. In addition, numerous specific

characteristics such as modulus of elasticity, sealing, weather resistance, among others, are linked to resistance and,

therefore, can be derived from the same information. In this manner, it becomes necessary to monitor this property over

the useful life of the structure. Thus, in concrete structures, specimens extraction often becomes impossible, due to its

time consumption, located repair and a bigger budget. By these means, we seek to implement a faster and more practical

method, which do not alter the structure, such as non-destructive testing of sclerometry and ultrasound governed by ABNT

NBR 7548: 2012 and ABNT NBR 8802: 2013, respectively. This study aimed to verify the compatibility between the

resistance values obtained from the test of sclerometry and the elastic modulus by the correlation found by the ultrasound

test. Finally, the results were compared to those obtained by the axial compression tests as specified by ABNT NBR 5739:

2007. Subsequently, these methods were applied in three bridges on the metropolitan region of Curitiba, in which was not

possible to extract specimens. The results showed a reliable correlation between the two non-destructive methods and the

axial compression lab test, making possible to obtain solid mechanical strength data for bridge and concrete structures,

where extraction of specimens is impractical.

KEY WORDS

Non-destructible Methods; Compressive Strength; sclerometry; Ultrasound.

INTRODUÇÃO

Um parâmetro determinante para o dimensionamento de elementos estruturais, que influencia

diversas características sobre a qualidade do concreto, é a resistência à compressão axial. Desta forma,

justifica-se a importância da verificação desta propriedade em pontes e viadutos, visto que alterações

significativas ou desconformidades com o projeto podem comprometer a funcionalidade e até impedir

o tráfego nestas OAE´s.

Segundo Pereira e Medeiros (2012), no Brasil, as ferramentas regulamentadas pela ABNT para a

determinação da resistência à compressão, são a extração de testemunho, a esclerometria e o

ultrassom, sendo a primeira mais utilizada. Entretanto, a utilização de métodos não destrutivos para

a estimativa da resistência à compressão de concretos tem se mostrado uma boa alternativa à extração

de amostras para ensaios de compressão axial, visto que este último procedimento segundo Machado

et al (2009) é mais oneroso e danifica a estrutura demandando reparo. Palacios (2012) ainda cita como

atrativos dos métodos não destrutivos: rapidez na execução, disponibilidade imediata dos resultados

e poucas restrições em relação aos locais que os ensaios podem ser executados.

Em contrapartida, estes ensaios possuem bastante interferência e variabilidade, visto que a obtenção

de resultados confiáveis depende da qualificação do realizador e da utilização de curvas de correlação

adequadas (Machado et al - 2009). O objetivo deste estudo é verificar a validade dos resultados de

ensaios de esclerometria e ultrassom utilizando como referência o valor obtido no ensaio de

compressão axial, demonstrando assim, que mesmo existindo diversos fatores intervenientes nos

ensaios não destrutivos, estes podem ser utilizados para uma estimativa da resistência do concreto.

Isto posto, moldaram-se 4 blocos de concreto em laboratório, que posteriormente foram ensaiados

através da esclerometria, ultrassom e compressão axial, e a comparação dos resultados verificou a

validade dos ensaios não destrutivos. Para a fase seguinte, que foi o estudo das OAEs da região de

Curitiba, admitiu-se que apenas os ensaios não destrutivos seriam utilizados na inspeção devido à

dificuldade de extração de testemunhos em pontes e viadutos e pela comprovação da eficácia destes

testes, verificada anteriormente em laboratório.

MATERIAIS E MÉTODOS

Este programa experimental envolve, de modo geral, três ensaios como base para discussão dos

resultados, que são os de avaliação da dureza superficial pelo esclerômetro de reflexão, determinação

da velocidade de propagação de onda ultrassônica e análise da resistência à compressão axial a partir

da extração de testemunhos. Deste modo, tornaram-se possíveis os tratamentos estatísticos dos dados,

os quais foram analisados por meio da análise de variância ANOVA. Com isto, foi possível identificar

a significância das variáveis experimentais testadas, ou seja, a determinação da resistência à

compressão a partir da utilização de ensaios não destrutivos, em campo.

Materiais

Para o início deste estudo, os testes de calibração de equipamentos e de base para análise em campo

foram realizados em laboratório com a utilização de quatro blocos cúbicos de concreto, tendo em

vista o controle tecnológico quanto à elaboração dos mesmos, o que influi diretamente no ruído

estatístico da pesquisa. Tais blocos são produções excedentes de outros trabalhos da universidade e,

portanto, estavam ociosos. Visando evitar o desperdício de materiais e, como as propriedades dos

blocos eram conhecidas, optou-se pelo uso dos mesmos. Os quatro elementos são idênticos e possuem

as seguintes características:

Dimensão de 25 cm nas três direções (arestas);

Ausência de armaduras e outros materiais diferentes do próprio concreto;

Adição de cinza volante, no teor de 10% em relação à massa de cimento.

Vale ressaltar que os blocos possuíam 96 dias de idade, garantindo assim a resistência desejada,

inicialmente projetada. Também, não apresentavam qualquer dano superficial, como fissuras, e suas

faces estavam planas e com um pequeno grau de irregularidades, na superfície superior proveniente

da fôrma nos quais foram moldados. Estas últimas características geram um resultado mais

homogêneo e mais próximo da realidade.

Métodos Utilizados

Determinação da velocidade de propagação de onda ultrassônica

O ensaio de ultrassom consiste em utilizar a reflexão ou reverberação de ondas ultrassônicas para

realização de inspeções em materiais de construção empregados numa determinada obra. É uma

ferramenta importante para o auxílio na garantia de qualidade e segurança de peças e elementos

estruturais.

A determinação da velocidade de propagação de ondas ultrassônicas foi realizada inicialmente para

evitar que os resultados pudessem ter algum tipo de alteração devido à aplicação de cargas pontuais

dos ensaios de avaliação da dureza superficial pelo esclerômetro de reflexão.

O procedimento utilizado foi o preconizado pela ABNT NBR 8.802/2013 com uma repetição de três

leituras por corpo de prova, abrangendo todas as direções (x, y e z) do cubo de concreto. O método

possui elevada sensibilidade para detecção de pequenas trincas e fissuras. Além de indicar o tamanho

dessa possível falha, ele é capaz de apontar a profundidade do dano, o que é um fator importante para

proceder um reparo. Para que sua alta precisão seja efetivada, a aplicação do método exige alguns

cuidados, como a limpeza da superfície (retirando carepas, tintas, pó, graxa e tudo que possa mascarar

ou impedir a penetração do feixe sônico), o treinamento adequado do inspetor para que o registro das

informações seja contínuo e a localização adequada da armadura do elemento estrutural com o auxílio

de um detector de metais.

O aparelho é constituído de dois transdutores que trabalham juntos na medição propriamente dita (um

emissor e o outro receptor) e um minicomputador que analisa os dados e mostra os resultados na tela.

As ondas na frequência ultrassônica percorrem o interior da estrutura tornando possível medir a

velocidade da onda e estimar a densidade e certas descontinuidades ou falhas internas do meio

considerado.

Existem três maneiras de realizar a medição, as quais são definidas pela posição relativa entre os

transdutores, sendo: transmissão direta, semidireta e indireta. Todavia a forma de realização do teste

neste trabalho compreendeu a transmissão direta entre os transdutores, conforme demonstrado a

seguir:

Transmissão Direta: na qual os equipamentos são colocados em faces opostas do elemento

estrutural (Figura 1). Isso faz com que as ondas sejam recebidas com maior intensidade,

sendo suficiente uma única medição para determinar as propriedades desejadas.

Figura 1. Transmissão Direta

O aparelho utilizado foi o “Ultrasonic Pulse Velocity - Pundit Lab” da empresa suíça Proceq com o

objetivo de calcular a velocidade de propagação. Tendo em vista que os dados de entrada são a

distância entre os transdutores, o aparelho lê a variação temporal entre a emissão e recepção do sinal

e calcula a velocidade da onda, o que facilita a obtenção dos dados.

A partir dos resultados obtidos com as leituras de velocidade de propagação do som, buscou-se definir

o módulo de elasticidade estático do concreto, conforme Eq. 1, este conceito é bastante abordado na

bibliografia nacional, como por exemplo Gonçalves & Bartholomeu, 2000; Bartholomeu, 2001;

Nogueira & Ballarin, 2002, entre outros. Consequentemente, buscou-se obter a resistência à

compressão do material estudado por meio de formulação (Eq. 2 e Eq. 3), conforme preconizado pela

NBR 6118/2014.

𝐸𝑐𝑖 = 𝑉2 ∙ 𝜌 ∙ ((1+𝜈)∙(1−2𝜈)

(1−𝜈)) (Eq. 1)

Sendo:

Eci = Módulo de elasticidade, (MPa);

= Coeficiente de Poisson (adotado como 0,2)

V = Velocidade de propagação do som no concreto, (km/s);

= Densidade do material, (kg/m³).

𝐸𝑐𝑖 = 𝛼𝐸 ∙ 5600 ∙ √𝑓𝑐𝑘 → 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑓𝑐𝑘 𝑑𝑒 20 𝑀𝑃𝑎 𝑎 50 𝑀𝑃𝑎 (Eq. 2)

𝐸𝑐𝑖 = 21,5 ∙ 103 ∙ 𝛼𝐸 ∙ (√𝑓𝑐𝑘

10+ 1,25)

1

3

→ 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑓𝑐𝑘 𝑑𝑒 55 𝑀𝑃𝑎 𝑎 90 𝑀𝑃𝑎 (Eq. 3)

Sendo:

E = 1,0 (adotado para granito e gnaisse);

fck = Resistência característica à compressão do concreto, (MPa).

Avaliação da dureza superficial pelo esclerômetro de reflexão

A esclerometria é um ensaio não destrutivo, capaz de estimar a dureza superficial de uma peça

estrutural e também a qualidade do concreto endurecido. O método consiste em um martelo (Martelo

de Schmidt) que, impulsionado por uma mola, se choca com a área de ensaio. Com isso, é feita uma

correlação, em laboratório, da resistência (obtida no ensaio) com a real (obtida em prensas com

testemunhos extraídos).

O procedimento de analise preconizado pela NBR 7584/2012 requer uma superfície limpa, seca,

plana e uniforme. Recomenda-se realizar o teste com dezesseis leituras em cada área, espaçadas com

3 cm entre elas e não devem ser efetuadas duas medições no mesmo ponto. Deseja-se que esta área

seja quadrada, proporcionando menor dispersão dos dados, pois a região analisada é menor. Deve-se

também evitar leituras com distância menor que 5 cm das arestas da estrutura. A Figura 2 ilustra a

região ideal de análise na superfície. Após uma predefinição da área onde será realizado o ensaio,

deve-se encontrar as armaduras do elemento estrutural com o auxílio de um localizador de armaduras,

a fim de que as medições não sejam comprometidas pela interferência da armadura.

Cada equipamento possui uma curva de correlação entre o índice esclerométrico e o valor de

resistência do concreto da estrutura. Mesmo com a norma brasileira não garantindo a completa

confiabilidade desses dados, ainda assim, como vem sendo defendido por vários profissionais, a

grande utilização desses métodos vem tornando as curvas cada vez mais eficientes. Quando possível,

é recomendado à aferição prévia do equipamento em concretos com propriedades semelhantes ao

analisado.

Figura 2. Ensaio de Esclerometria

Vale comentar que os ensaios foram realizados nas faces laterais dos blocos de concreto, evitando as

faces da base e a superior, pois elas podem ter sofrido alterações na superfície durante o manuseio e

confecção do bloco.

A partir dos resultados obtidos com as leituras do aparelho, buscou-se definir a resistência à

compressão do material estudado por meio de formulação (Eq. 4), conforme preconizado pelo

fabricante do equipamento utilizado.

𝑓𝑐𝑘 = 2,77 𝑒 0,048𝑄 (Eq. 4)

Sendo:

fck = Resistência característica à compressão do concreto, (MPa).

Q = Índice esclerométrico do aparelho.

Outra maneira de realizar a verificação para encontrar a resistencia do concreto é observar diretamente

a curva formada pela Equação 4. A validade dos dados fica restrita à valores de Q=22 até Q=75 para

o valor do índice do equipamento. Isso corresponde a uma faixa que abrange valores de 8 MPa até

100 MPa. A curva da Eq. 4 encontra-se ilustrada na Figura 3 localizada abaixo.

Figura 3. Curva comparativa do ensaio de Esclerometria

Fonte: Proceq

Extratora de testemunhos e ensaio de compressão axial

A extração de testemunhos foi utilizada, neste estudo, com o objetivo de dar confiabilidade aos valores

de resistência, encontrados nos ensaios não destrutivos, realizando a ruptura dos corpos de prova pelo

ensaio de compressão axial em uma presa hidráulica. O aparelho utilizado foi a extratora DD120 da

empresa Hilti que possui uma coroa diamantada de 13 mm, e realizou o corte nos mesmos blocos

cúbicos de concreto utilizados para realização do teste do ultrassom e da esclerometria.

A extratora exige um local para a retirada dos testemunhos sendo uma região central dos elementos

estruturais e distante das armaduras, pois o corte acidental de barras de aço tem por consequência um

possível comprometimento da segurança da estrutura, além do aumento do desgaste da extratora.

Porém, no presente estudo, os blocos cúbicos de concreto que foram utilizados não possuíam

armadura. Logo, o cuidado que se teve foi realizar o ensaio longe das bordas dos elementos.

Com a escolha do local a ser ensaiado, a fixação deste equipamento foi feita através de um parafuso

(parabolt) diretamente na superfície que será analisada. O processo de corte do concreto gera calor,

com isso o processo foi constantemente resfriado com água, para evitar desgaste excessivo do

aparelho.

Após a identificação das amostras, os corpos de prova foram encaminhados para a realização do

ensaio de compressão axial.

Foi também pré-estabelecido um diâmetro e um comprimento específicos paras os testemunhos,

levando em consideração que, as dimensões acabam influenciando no valor dos resultados. Segundo

a NBR 7680/1983, o primeiro deve ser maior que três vezes a dimensão máxima característica do

agregado graúdo, e sempre que possível, superior a 100 mm. Já o segundo, nunca pode ser maior que

duas vezes o diâmetro. Com base nisso, nossos corpos extraídos apresentavam as seguintes

dimensões, 73 mm de diâmetro e 109,50 mm de comprimento, ou seja, com uma proporção de 1/1,5

de diâmetro/comprimento.

Escolha das Obras de Arte Especiais

Visando a comprovação dos dados dos ensaios em laboratório, buscou-se ir a campo para realizar

ambos os testes de ultrassom e esclerometria e comparar com os resultados anteriores obtidos em

laboratório. Foram, então, escolhidas três Obras de Arte Especiais na região de Curitiba com

diferentes morfologias, idades de uso e funções operacionais. A primeira OAE é um viaduto em um

cruzamento movimentado na região da Cidade Industrial de Curitiba, localizado na BR-277

(coincidente com a BR-376 no local) sobre a rua Eduardo Sprada, conforme Figura 4.

Figura 4. Localização da Obra de Arte Especial 95.a

No entanto, diversos fatores poderiam influenciar na qualidade da medição como a presença de

armaduras, a deformidades da superfície, entre outros. Com isso posto, ambos os testes de

esclerometria e ultrassom foram realizados nos três viadutos com o intuito de um comprovar a

veracidade e eficiência na apresentação dos resultados do outro. Em resumo, os ensaios foram feitos

aos pares para legitimação do valor de resistência obtido.

As demais obras em questão são referentes a dois viadutos, também da rodovia BR-277. Nomeadas

nos arquivos nos projetos de engenharia do DNIT como Viadutos da Estaca 640 e cuja natureza da

transposição é a passagem sobre a Rua Ciro Pereira. De acordo com registros encontrados foram

construídas no ano de 1977, sendo assim possuem 38 anos. Durante suas vidas úteis passaram por

obras de manutenção. Possuem comprimento de 50,0 metros e largura total de 12,5 metros, duas pistas

Sentido São José dos

Pinhais

95.

b

Sentido

Norte

95.a

com sentido único de tráfego, acostamento e barreiras de concreto. Seus sistemas estruturais

característicos são viga caixão de concreto protendido e são moldadas no local.

A classe de agressividade ambiental foi classificada como nível II de acordo com a NBR-6118/2014,

meio urbano. De acordo com memorial de cálculo encontrado, a classe de projeto é a 36, que está em

conformidade com a norma ABNT NB 6/1960, vigente na época do projeto, ou seja, veículo tipo de

projeto foi de 360 kN, a norma atual ABNT NBR 7188/2013 estabeleceria para uma obra com essa

configuração a classe 45, ou seja, veículo tipo de projeto de 450 kN. A seguir são apresentadas

algumas imagens que compõe o registro fotográfico das inspeções. A identificação utilizada pelo

DNIT e também no presente trabalho, para identificar cada um dos viadutos é 83.a e 83.b, de acordo

com a Figura 6.

Figura 5. Imagem de satélite, com identificação das obras.

ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

Resultados obtidos em laboratório

Determinação da velocidade de propagação de onda ultrassônica

Como parâmetro importante para determinação do Módulo de Elasticidade, assim como, resistência

à compressão, no que tange as leituras realizadas com o aparelho de ultrassom, se faz necessário

determinar algumas propriedades das amostras ensaiadas, como por exemplo, a densidade do

material. Deste modo, tendo em vista que as dimensões dos blocos de concreto eram de 25 x 25 x 25

cm, como citado anteriormente, a Tabela 1 apresenta a massa mensurada das amostras assim como a

densidade calculada a partir das dimensões descritas.

Tabela 1. Propriedades dos blocos

Amostra Massa

(kg)

Densidade

(kg/m³)

CP1 35,71 2285,44

CP2 36,40 2329,60

CP3 36,13 2312,32

Região Metropolitana de

Curitiba

Cidade Industrial de Curitiba

(C.I.C.)

83.

b

83.a

CP4 36,18 2315,52

Os resultados mostram variação relativamente baixa entre a densidade dos corpos de prova, sendo a

máxima variação de 1,9%, isto pode ser explicado pela presença de vazios no interior do elemento

devido a variantes de adensamento. Vale ressaltar, que os blocos estavam saturados com superfície

seca no momento da medição da massa, o que é relevante, pois exclui a variável da umidade.

A seguir, com a Tabela 2, são apresentadas as médias das leituras obtidas com o ensaio de ultrassom

nos blocos de concreto estudados, assim como, o módulo de elasticidade calculado a partir da equação

Eq. 1, e, como consequência disso, a apresentação da Resistência característica do concreto calculada

a partir das determinações preconizadas pela NBR 6118/2014.

Tabela 2. Resultados do ensaio de ultrassom

Amostra Densidade

(kg/m³)

Veloc. de

Prop. Média

(km/s)

Módulo de

Elasticidade

(GPa)

Fck (MPa)

CP1 2285,44 4,395 39,73 50,34

CP2 2329,60 4,387 40,35 51,91

CP3 2312,32 4,408 40,43 52,12

CP4 2315,52 4,380 39,98 50,97

Assim como nos resultados de densidade, observa-se uma variação muito baixa nas médias entre

velocidades de propagação do som, Módulo de Elasticidade e Resistência Característica das amostras

ensaiadas, o que reforça a qualidade e a homogeneidade entre os blocos de concreto.

Isto é de grande valia, pois, o objetivo destes ensaios em laboratório era a calibração dos

equipamentos, aumentando sua confiabilidade quando utilizados em elementos pouco conhecidos,

como os de campo.

Avaliação da dureza superficial pelo esclerômetro de reflexão

O ensaio de esclerometria tem como principal função a avaliação da dureza superficial do concreto,

todavia, correlações podem ser utilizadas para obtenção da Resistência Característica aproximada do

elemento estudado. Assim sendo, a Tabela 3 apresenta a média dos índices esclerométricos (Q)

obtidos a partir das leituras realizadas nos blocos de concreto, e consequentemente, os resultados de

fck calculados conforme método proposto pelo fabricante do aparelho utilizado.

Tabela 3. Média do índice esclerométrico e fck calculado

Amostra Média do índice

Esclerométrico fck (MPa)

CP1 62,5 55,63

CP2 63,5 58,37

CP3 63,1 57,26

CP4 60,3 50,06

Observa-se com os resultados uma variação ligeiramente maior do que as obtidas com os ensaios de

ultrassom, por exemplo. E isto pode ser explicado pelo fato de que este experimento é mais sensível

na sua execução, por se tratar de leituras realizadas superficialmente, podendo estar sujeitas a

microfissuras nas faces dos elementos devido, por exemplo, a manipulação dos blocos, entre outros.

Outro fator relevante, é que a esclerometria é sensível também a carbonatação dos blocos, esta, que

colmata os poros do concreto, tornando-o mais resiste superficialmente. E, tendo em vista que os

corpos de prova estudados são produções excedentes de outros trabalhos da universidade, e que,

estavam expostos ao ambiente, torna esta, uma explicação válida para a variação dos resultados.

Resultados de compressão axial

Após realizada a extração de testemunhos dos blocos de concreto, os mesmos seguiram para

realização de ensaios de compressão axial, os resultados obtidos são apresentados na Tabela 4.

Tabela 4. Resultados do ensaio de compressão axial

Registro da

amostra

Corpo de

Prova

Diâmetro

(mm)

Altura

(mm)

Força

Máxima

(N)

Fator de

Correção

fck

(MPa)

1.0591.15 1 I 73,9 128,6 204,420 0,98 46,7

1.059215 1 II 73,9 126,3 209,308 0,98 47,8

1.0593.15 2 I 74,2 128,9 193,134 0,98 43,8

1.0594.15 2 II 73,9 129,5 207,584 0,98 47,4

1.0595.15 3 I 73,9 116,6 206,625 0,97 46,7

1.0596.15 3 II 72,9 135,6 186,807 0,99 44,3

1.0597.15 4 I 73,6 122,7 207,033 0,98 47,7

1.0598.15 4 II 73,8 130,2 208,502 0,99 48,3

Na execução do ensaio foi utilizada máquina com faixa nominal classe 1, segundo a NBR ISSO 7500

– 1/2004. A preparação das bases/topos dos corpos-de-prova foi realizada com pasta de enxofre.

Observa-se com os resultados uma variação ainda maior dos resultados, isto, de modo geral, já era

previsto, pois a extração de testemunhos acabam por incluírem mais ruídos nos resultados, ou seja, o

simples corte com a broca já acarreta em pequenos danos no concreto, afinal, trata-se de um ensaio

destrutivo.

Comparação entre resultados

Como fator de grande relevância do presente trabalho, a comparação entre resultados se faz necessária

para obtenção de dados que possam predizer as características mecânicas das estruturas pela utilização

de ensaios não destrutivos, o que facilita a inspeção das Obras de Arte Especiais.

Assim sendo, a Figura 6 mostra a comparação entre os resultados obtidos em laboratório dos três

experimentos estudados.

Figura 6. Gráfico de comparação entre resultados de Esclerometria, Ultrassom e Compressão Axial.

Os resultados mostram que há, relativamente, uma pequena variação entre os resultados obtidos, claro

que os três ensaios possuem suas próprias características inerentes ao conceito físico aplicado a cada

um deles.

A esclerometria apresentou o maior resultado de resistência dentre os demais e isto pode ser explicado

por variáveis intrínsecas à superfície do concreto, como comentado anteriormente, mas também pelo

modelo de cálculo para obtenção do fck utilizado. Segundo a NBR 7586/2014, deve ser adotado um

desvio-padrão máximo de 3 índice esclerométrico para o ensaio, o que, aplicando na equação para

determinação da resistência, significa uma possível variação de 3,2 MPa tanto para mais, como para

menos. Por isso deve-se ater a este valor de desvio-padrão, pois uma pequena variação na média

esclerométrica significa uma maior variância na resistência característica devido ao fato da equação

ser exponencial.

Os resultados de fck referentes ao ensaio de ultrassom, por sua vez, apresentou o menor desvio-padrão

dentre os experimentos, de aproximadamente 1,3 MPa, isto pode ser explicado por este ser o

experimento, de modo geral, que avalia o bloco de forma mais ampla, devido a propagação ao longo

de todo o corpo.

Já os resultados de compressão axial apresentaram os menores valores de resistência característica,

isto porque o processo como um todo, de extração, corte, retificação, trazem pequenas alterações

microestruturais no concreto devido a aplicação de energia para realização das mesmas.

Resultados obtidos nas Obras de Arte Especiais

Assim como nos ensaios laboratoriais, foram realizados os ensaios de ultrassom e esclerometria em

pilares de três viadutos da Região Metropolitana de Curitiba, para obtenção da resistência

característica dos elementos no momento da inspeção. O intuito destes experimentos foi o de servir

como parâmetro para futuras inspeções de pontes e viadutos do país, com a utilização dos ensaios não

destrutivos, o que, diminui o custo e a dificuldade da inspeção.

0

10

20

30

40

50

60

70

CP 1 CP 2 CP 3 CP 4

Re

sist

ên

cia

em

MP

a

Blocos

Comparação de resultados

Eclerometria

Ultrassom

Compressão Axial

Assim sendo, a Tabela 5 mostra os resultados de esclerometria obtidos nas inspeções de três Obras

de Arte Especiais.

Tabela 5. Resultados de Esclerometria nas inspeções das Obras de Arte Especiais.

Amostra

Média do

índice

Esclerométrico

fck

(MPa)

P1 95.a 65,77 65,10

P4 95.a 65,53 67,50

P2 83.a 67,64 71,20

P3 83.a 66,98 69,00

P2 83.b 68,16 73,00

P3 83.b 68,86 75,50

Observa-se com os resultados que há uma pequena variação entre pilares para uma mesma obra, ou

seja, mostra uma homogeneidade do concreto entre os pilares, o que, de modo geral, era esperado.

Vale ressaltar que o viaduto 83.b, dentre os estudados, é o com menor idade, de aproximadamente 25

anos, enquanto que os demais variam na faixa dos 40 anos.

Os pilares estudados, inicialmente, não apresentavam nenhuma manifestação patológica, como

fissuras, desplacamento, manchamento, entre outros, os poucos danos que apresentavam eram

superficiais, como por exemplo, descascamento da pintura (Figura 7).

Figura 7. Região estudada do Pilar P2 do viaduto 83.a.

Já a Tabela 6 mostra os resultados de ultrassom obtidos nas inspeções de três Obras de Arte Especiais

estudadas.

Tabela 6. Resultados obtidos com o ensaio de Ultrassom nas Obras de Arte Especiais.

Amostra Densidade

(kg/m³)

Veloc. de

Prop. Média

(km/s)

Módulo de

Elasticidade

(GPa)

Fck

(MPa)

P1 95.a 2500,00 3,979 35,62 40,47

P4 95.a 2500,00 4,236 40,37 51,98

P2 83.a 2500,00 4,396 43,48 60,29

P3 83.a 2500,00 4,456 44,68 63,65

P2 83.b 2500,00 4,378 43,13 59,31

P3 83.b 2500,00 4,696 43,48 78,51

Inicialmente, antes da discussão dos resultados de ultrassom, cabe comentar que não foi possível

calcular a densidade dos pilares estudados, assim sendo, foi utilizado para todos os elementos uma

densidade de 2500 kg/m³, valor este recomendado pela NBR 6118/2014 e, ao mesmo tempo, é o mais

comumente utilizados nos projetos estruturais.

Com isso, observa-se com os resultados uma grande variabilidade dos mesmos, contrário aos

resultados obtidos em laboratório, isto porque, em campo, as variáveis influentes são

consideravelmente maiores.

Foram ensaiados, no viaduto 95.a os pilares P1 e P4, e, os mesmos apresentaram uma diferença de

aproximadamente 11 MPa de resistência obtida e uma grande diferença quanto aos resultados obtidos

com o esclerômetro. Todavia, neste último, esta grande variabilidade pode ser explicada por uma

possível frente de carbonatação presente nos pilares tendo em vista a idade dos mesmos, o que, de

modo geral, aumenta a resistência superficial do mesmo. Outra explicação para o baixo resultado

obtido no pilar P1, em comparação aos demais, é que o mesmo, poderia conter em seu interior um

número maior de vazios e até mesmo, segregação, o que influi nas leituras de velocidade de

propagação do som, sendo estes, mais lentos no ar do que em sólidos.

Os resultados obtidos nos pilares do viaduto 83.a apresentam baixa variabilidade, e uma boa

proximidade entre os valores de resistência tanto pelo método do ultrassom como no de esclerometria,

o que pode reforçar que o concreto estudado possui boa homogeneidade.

Enquanto os resultados obtidos nos pilares do viaduto 83.b apresentam uma grande variabilidade.

Cabe comentar que o pilar P3 apresentava manchas que indicam regiões sujeitas ao fogo localizado,

o que gerou fissuras mapeadas, conforme Figura 8.

Figura 8. Região do Pilar P3 do viaduto 83.b sujeita à ação do fogo.

Como as leituras foram realizadas a uma altura de 1,5 m, onde aparentemente não houve contato

direto com o fogo, pode-se interpretar, por exemplo, que devido a fumaça das chamas pode ter

formada uma maior frente de carbonatação nas regiões superiores, deste modo, interferindo nos

resultados. Cabe comentar também, que este pilar, diferentemente do P2 apresentava nas regiões

próximas às leituras uma grande quantidade de armadura, estas que foram detectadas com

localizadores magnéticos. E isto, pode ter causado este valor mais elevado da velocidade de

propagação do som.

De modo geral, é interessante ser analisado que para um resultado comparável com os de laboratório,

seria importante chegar ao ponto de concreto saturado com superfície seca, porem isto não foi

possível, pois todos os pilares estudados possuíam diâmetro de aproximadamente 90 cm, com

pequenas variações devido à execução. Com isso, era difícil saber, exatamente, qual era o grau de

umidade no interior dos elementos, o que acrescenta mais uma variável na obtenção dos resultados.

CONCLUSÃO

Este trabalho teve como objetivo a comprovação da validade dos resultados dos ensaios não

destrutivos, esclerometria e ultrassom, como alternativa à ensaios como o de compressão axial, que

altera os elementos estudados. A finalidade é facilitar e melhorar as inspeções (atualmente só visuais)

em Obras de Arte Especiais, fornecendo dados mais concisos e práticos com relação a qualidade dos

elementos das pontes e viadutos, utilizando para tal, ensaios confiáveis e de fácil execução. Esta

evolução no que diz respeito as inspeções pode facilitar previsões de vida útil e a eventual necessidade

de intervenção nas estruturas.

Durante o estudo, foram avaliados em laboratório a compatibilidade entre os valores obtidos

pelos dois ensaios não destrutivos, e, após esta comprovação, os resultados do ensaio triaxial foram

utilizados como referência, comparados aos provenientes da esclerometria e do ensaio de ultrassom,

provando a correspondência destes com o valor característico de resistência do concreto. O estudo

teve então como foco a aplicação dos testes em campo, sendo realizadas inspeções visuais

concomitantemente com os ensaios não destrutivos, por este artigo estudados, em três viadutos

situados na região de Curitiba. Os resultados tiveram maior variabilidade quando comparados aos

obtidos em laboratório, porém isto já era esperado, visto que as variáveis em campo são maiores.

Mesmo com resultados mais heterogêneos pôde-se constatar a aplicabilidade dos ensaios junto das

inspeções de rotina. Ainda que exijam mais tempo e qualificação do profissional responsável pelas

vistorias, os dados obtidos são mais completos e trazem aos órgãos responsáveis pela administração

e conservação dessas grandes obras de infraestrutura, uma previsão mais confiável da necessidade de

intervenção.

A grande importância das pontes e viadutos no sistema viário e sua consequente influência

na mobilidade, justifica a necessidade de melhorias no sistema de conservação destas, neste caso

especificamente, das inspeções rotineiras. Este trabalho apresentou resultados satisfatórios e que

sustentam a ideia da viabilidade de implantação de ensaios mais completos nos sistemas de vistorias,

visto que os resultados compensam a maior complexidade de realização.

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