ENSAIOS DE ULTRA-SOM, PACOMETRIA E ESCLEROMETRIA DO CONCRETO.pdf

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Centro Universitrio De Patos De MinasUNIPAMCurso: Engenharia CivilTurma: 10 D

Disciplina: Optativa (Percia Em Engenharia Civil)Professor: Me. Thiago Augusto Ribeiro

ENSAIOS DE ULTRA-SOM, PACOMETRIA E ESCLEROMETRIA

DO CONCRETO

ALAN GONALVES REISAMARILDO BRAZ DE SILVA

ANTNIO DANIEL JNIORLEANDRO SILVA LIMA

LUCIANO REIS NOGUEIRA

LUIZ HENRIQUE FERREIRAPAULA DE FTIMA BRASILEIRO

VINICIUS SANTOS ANDRADE

PATOS DE MINAS2015


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ALAN GONALVES REIS

ANTNIO DANIEL JNIOR

AMARILDO BRAZ SILVA

LUCIANO REIS NOGUEIRA

LEANDRO SILVA LIMA

LUIZ HENRIQUE FERREIRA

PAULA DE FTIMA BRASILEIRO

VINCIUS SANTOS ANDRADE

ENSAIOS DE ULTRA-SOM, PACOMETRIA E ESCLEROMETRIADO CONCRETO

PATOS DE MINAS

2015

Trabalho apresentado disciplinaOptativa (Percia Em EngenhariaCivil), ministrada pelo professorThiago Augusto Ribeiro, paraobteno parcial de nota no curso degraduao em Engenharia Civil 10Perodo Diurno doCentro Universitrio de Patos deMinas UNIPAM.


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SUMRIO

1 ENSAIOS NO DESTRUTIVOS ...................................................................................... 4

1.1 Mtodo Ultrassom ........................................................................................................... 4

1.2 Pacometria ....................................................................................................................... 6

1.3 Esclerometria ................................................................................................................... 7

2 MATERIAIS E MTODOS ............................................................................................... 9

2.1 Ultrassonografia .............................................................................................................. 9

2.2 Pacometria ..................................................................................................................... 10

2.3 Esclerometria .................................................................................................................. 11

3 RESULTADOS E DISCUSSO ...................................................................................... 12

3.1 Ultrassom ....................................................................................................................... 12

3.2 Pacmetro ...................................................................................................................... 14

3.3 Esclerometria .................................................................................................................. 15

4 CONCLUSES ................................................................................................................. 17

REFERENCIAS ....................................................................................................................... 18


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1 ENSAIOS NO DESTRUTIVOS

Os ensaios no destrutivos so aqueles que no causam danos estrutura ou

sistema sob ensaio, pois no influem na perda da capacidade resistiva do elemento ensaiado.

Estes ensaios podem ser realizados em quaisquer idades do elemento, sendo usados inclusive

para determinao da conformidade de concretagens, avaliao da possibilidade de desforma

e retirada de escoramentos.

Em elementos novos faz-se o uso dos ensaios para o controle da evoluo de sua

resistncia e outras propriedades relevantes em estruturas de concreto como, corroso, ndice

de vazios e permeabilidade. Os ensaios realizados em estruturas j existentes visam avaliar a

sua integridade e capacidade resistiva a novas cargas.

Os mtodos no destrutivos so convenientes para:

Controle tecnolgico de pr-moldados;

Monitoramento do desenvolvimento da resistncia;

Localizao e determinao da extenso de fissuras, vazios e falhas de

concretagem;

Aumento do nvel de confiana de um pequeno nmero de ensaios

destrutivos;

Avaliao do potencial de durabilidade do concreto;

Programao da remoo de formas e escoramento;

Verificao de danos provocados por incndios;

Acompanhamento dos efeitos de aditivos e adies.

1.1

MTODO ULTRASSOM

Os primeiros relatos sobre estudos com ondas ultrassnicas foram nos Estados

Unidos em meados de 1940. Constatou-se que a velocidade depende das propriedades

elsticas do material e no da sua geometria. Nos anos 60 foi desenvolvido um aparelho

porttil, cuja fonte de energia era bateria e que possua um mostrador digital que fornecia o

tempo de trnsito da onda.


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Figura 1 - Modelo de aparelho ultrassom

O mtodo baseia-se no fato de que a velocidade de propagao est ligada a

qualidade do concreto. Conhecendo-se distncia entre o transdutor emissor e o transdutor

receptor da onda ultrassnica e medindo-se o tempo decorrido para este percurso calcula-se a

velocidade de propagao da onda no concreto. A velocidade da onda depende principalmente

dos seguintes fatores: coeficiente de Poisson, mdulo de deformao, massa especfica e

tambm da presena ou no de armadura.O equipamento utilizado para a medio da velocidade da onda ultrassnica

bastante simples de ser operado e de custo no muito elevado. A ligao entre o transdutor do

aparelho e a superfcie do concreto um dos pontos crticos do mtodo. Outro problema que

pode influenciar nos resultados a presena de fissuras, vazios ou descontinuidades no

concreto. Desse modo, no se pode afirmar que haja uma relao terica entre a velocidade de

propagao e a resistncia do concreto, sendo, portanto necessrio estudar cada caso aonde

vai se aplicar o mtodo, fazendo as devidas correlaes entre a resistncia de testemunhos oucorpos de prova com a velocidade da onda. Ainda pode-se estabelecer correlaes com

demais propriedades do concreto, como o mdulo elstico, de extrema importncia em lajes,

vigas e pilares esbeltos.

O ensaio pode ser realizado de trs formas distintas quanto ao posicionamento do

emissor e do receptor, sendo recomendada a utilizao do mtodo direto. O mtodo indireto

mais comum quando se tem acesso a apenas uma das faces do elemento, o que comum em

lajes, marquises, paredes de conteno. A execuo do ensaio est condicionada ao

atendimento da ABNT NBR 8802:2013.


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Figura 2 - Formas de anlise

Recomenda-se a utilizao do ensaio de ultrassonografia para a verificao da

homogeneidade do concreto, para a deteco de eventuais falhas internas de concretagem,

medio da profundidade de fissuras e outras imperfeies e para monitoramento da variaodas propriedades do concreto ao longo do tempo.

O aparelho de ultrassonografia constitudo de um gerador eltrico de pulsos que

excita um transdutor emissor, transformando a energia eltrica em vibraes mecnicas. No

momento da emisso do pulso eletrnico um contador de tempo acionado. As vibraes

percorrem o concreto e so ento captadas por um transdutor receptor, que recompe a forma

inicial de energia. Neste momento o contador de tempo desativado, registrando-se em um

visor digital o tempo total gasto para a onda atravessar a massa de concreto.

1.2 PACOMETRIA

A pacometria um mtodo de ensaio eletromagntico que visa principalmente a

deteco de barras de ao no concreto, o cobrimento superficial e o espaamento entre elas;

utilizando-se dos princpios da indutncia eletromagntica.

O ensaio baseia-se na leitura da interao entre as armaduras e a baixa frequncia

de um campo eletromagntico criado pelo aparelho. A partir dos dados recolhidos

(intensidade e frequncia) possvel localizar as barras de ao, assim como estimar o

dimetro e cobrimento das armaduras. No existe normatizao corrente no Brasil mas a base

do mtodo de ensaio est descrita na ACI 228 2R-98.


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Figura 3 - Funcionamento do pacmetro

Aps a calibrao do aparelho, o ensaio consiste em percorrer os pontos

previamente marcados com a sonda, identificando por sinal sonoro a existncia de armadura

nas proximidades do ponto, fazendo-se ento a leitura do cobrimento da armadura e o

espaamento entre essas. As medidas podem ser obtidas em milmetros para o cobrimento,

para distncia horizontal entre armaduras e para o dimetro da armadura para a estrutura.

O ensaio auxilia tambm ensaios de ultrassom, esclerometria, resistividade

eltrica, potencial de corroso, e na extrao de testemunhos, ajudando a identificar pontos da

estrutura sem a presena de armaduras, as quais deve-se evitar seccionar.

E principalmente, este ensaio uma excelente opo no momento onde exista

uma preocupao quando os projetos estruturais originais no esto disponveis para fins de

reformas, ampliaes, recuperaes estruturais, entre outras situaes. Ou ainda, quando

existirem dvidas em relao confiabilidade entre o que foi projetado x o que foi executado

em uma determinada construo.

1.3 ESCLEROMETRIA

Em 1940 o engenheiro suo Schmidt relatou experincias com um martelo de

ensaio de concreto capaz de medir a dureza da superfcie de concreto. O dispositivo

conhecido como atualmente o Rebound Schmidt Hammer mede a repercusso de uma massa

de mola impactando a extremidade livre de um mbolo (barra de ao) que mantido contra a

superfcie do concreto.

O martelo causa um impacto sobre o mbolo, e a massa controlada pela mola

sofre um recuo, reflexo ou rebote aps o choque, registrando certo valor numrico,denominado de ndice escleromtrico ou ndice de reflexo, dependendo da rigidez da mola e


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da massa selecionada. A esclerometria permite indiretamente a determinao da qualidade do

concreto e sua resistncia compresso.

A esclerometria amplamente utilizada em combinao com outros mtodos de

ensaio no destrutivos, o que aumenta a preciso da previso. O mtodo fornece dados a

respeito da dureza superficial do concreto e normalizado atravs da NBR-7584:2012.

Atravs da medio da distncia de retorno do pisto obtida no ensaio possvel avaliar a

resistncia compresso do concreto baseado em curvas de calibrao.

O mtodo escleromtrico de uso simples e oferece um meio rpido e barato de

avaliao da uniformidade do concreto endurecido in loco e a estimativa da resistncia do

concreto, com danos praticamente nulos superfcie do material. Contudo, a preciso na

estimativa da resistncia do concreto em ensaios de laboratrio pode variar de 15 a 20% e25% em ensaios realizados em estrutura de concreto. Alm disso, necessrio que os ensaios

sejam realizados por um profissional capacitado, de modo a evitar possveis erros e decises

precipitadas.

Por ser um ensaio bastante antigo e difundido existe uma experincia consolidada

assim como curvas de correlao. Entre as desvantagens podemos dizer que a sua utilizao

isolada no recomendvel para a determinao da resistncia do concreto, onde se

recomenda considerar pelo menos dois tipos de ensaio para uma avaliao mais precisa. Almdisso, os resultados dos ensaios de Esclerometria podem ser influenciados, ainda que de

maneira no muito significante, pelos seguintes fatores:

Tipo e teor de cimento utilizado

Tipo de agregado utilizado

Estado da superfcie ensaiada

Grau de umidade da superfcie

Profundidade de Carbonatao da superfcie

Idade da estrutura ensaiada

Posio do aparelho durante o ensaio

Esbeltez do elemento ensaiado

Falhas no concreto

Estado de tenso do concreto

Massa especfica

Operador do aparelho.


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2 MATERIAIS E MTODOS

Realizou-se os ensaios no destrutivos de pacometria e ultrassom em vigas de

concreto de pequenas dimenses presentes no laboratrio de Engenharia Civil do Unipam. O

ensaio de esclerometria foi realizado em alguns postes de concreto armado junto ao campo de

futebol do Campus, sob orientao do professor Thiago.

As vigas de concreto presentes no laboratrio tem dimenses aproximadas de

10x15x50cm e o objetivo dos ensaios no destrutivos foi a identificao de diferenas ou

anomalias presentes nelas. Utilizou-se os seguintes materiais para o estudo:

Trena metlicaDetector de barras Bosch

Ultrassom

Pacmetro

Esclermetro digital

2.1 ULTRASSONOGRAFIA

Primeiramente, fez-se a calibrao do aparelho atravs de um cilindro prprio,

denominado pino de calibrao, e verificou-se que o tempo gasto foi exatamente 25,4 s,

assim como indicado pelo fabricante. O aparelho ento pde ser utilizado com confiana.

Figura 4 - Aparelho ultrassom e calibrao


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Determinou-se o tempo gasto para a onda atravessar cada viga de concreto, e

assim, com a medida efetuada com a trena obteve-se a velocidade de percurso do pulso. A

velocidade foi determinada trs vezes para cada medio.

Figura 5 - Medio da velocidade de percurso da onda

2.2 PACOMETRIA

Utilizou-se o pacmetro da Proceq - profometer 5+, apenas na viga 2, onde foi

detectada a presena de armadura pelo detector de barras Bosch. Fez-se a montagem doaparelho utilizando o carrinho para percorrer a superfcie da viga analisando-a. Quando o eixo

do carrinho coincide com o eixo de uma barra o aparelho emite sinal sonoro, e apertando-se a

tecla () fez-se a gravao dos resultados.

Figura 6 - Ensaio de pacometria


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2.3 ESCLEROMETRIA

Foram realizados 10 ensaios de esclerometria em pontos distintos de alguns postes

de concreto armado presentes no campo de futebol do Unipam. Os ensaios foram realizados

em malhas retangulares de 3x3 pontos, totalizando 9 pontos assim como recomenda a ABNT

NBR 7584:2012.

Figura 7 - Ensaio de esclerometria


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3 RESULTADOS E DISCUSSO

3.1 ULTRASSOM

Abaixo, seguem os resultados das velocidades encontradas para as vigas, os tempos

gastos de percurso, e as dimenses mensuradas pelo ultrassom.

VigaVelocidade da ondano concreto (m/s)

Desvio relativo mdia (%)

V1 4248 3,33V2 4395 0,12

V3 4526 3,01

Tabela 1 - Velocidades de onda

VIGA 1Dimensoreal (m)

Tempo(s)

Dimenso -ultrassom (m)

Comprimento 0,510124,1 0,527124,8 0,530

122,6 0,521

Largura 0,09923,3 0,09922,8 0,097

22,1 0,094

Altura 0,13932,3 0,13730,8 0,13133,0 0,140

Tabela 2 - Dimenses da viga 1


Tempo(s)


Comprimento 0,5

119,2 0,524

117,4 0,516

114,9 0,505

Largura 0,101

22,5 0,099

22,5 0,099

22,8 0,100

Altura 0,146

31,2 0,137

30,0 0,132

31,6 0,139

Tabela 3 - Dimenses da viga 2


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Tempo(s)


Comprimento 0,5

130,1 0,589

131,2 0,594

129,5 0,586

Largura 0,1

26,7 0,121

27,4 0,124

21,7 0,098

Altura 0,145

33,4 0,151

43,7 0,198

32,7 0,148Tabela 4 - Dimenses da viga 3

Primeiramente, percebe-se a proximidade entre os valores obtidos para a

velocidade da onda nos concretos, o que permite a especulao de que o concreto utilizado

seja o mesmo para a moldagem de todas as vigas. Os valores se situam acima de 4000 m/s,

que considerado um timo valor de referncia para concretos.

Nas tabelas 2 a 4 pde-se comparar a dimenso real das vigas com a dimenso

obtida pelo aparelho. As divergncias significativas foram entendidas como sendo as

anomalias presentes nas vigas. Segundo o conceito de velocidade, e sabendo que a velocidade

da onda foi adotada como parmetro para a medio das vigas, entende-se que medidas

maiores que as reais, esto ligadas ao fato da onda gastar mais tempo percorrendo o material.

Medidas menores que as reais indicam a passagem da onda de forma mais veloz pelas vigas.

As ondas se propagam bem em meio slido, e quo mais compacto, denso e

rgido, este for, maior sero suas velocidades. Assim as medidas menores de altura

mensuradas na viga 2, so reflexo da passagem da onda pelos estribos.

Os valores acima do esperado encontrados na viga 3, em todas as direes de

medio, do a entender que existe a presena de uma falha de concretagem nessa viga. As

vigas estavam dividas em 5 faixas de 10 cm, e a falha de concretagem se mostrou influente

nas medies realizadas nas faixas 2 e 3, da esquerda para a direita das vigas.

A viga 1 por sua vez, apresentou valores coerentes s medies reais, apesar da

visvel presena de um corte em sua superfcie. Esse corte, simulando uma fissura, foi objeto

do estudo de medio indireta com o ultrassom. Emissor e receptor foram colocados

primeiramente 5 cm afastados de cada lado da fissura, e posteriormente, afastados 10 cm.


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Utilizando um mtodo do prprio aparelho ultrassom, foi possvel determinar a profundidade

da fissura. O valor encontrado foi 14 mm, e visualmente se apresentou muito semelhante

realidade.

Figura 8 - Ensaio de medio indireta da profundidade de fissura

3.2 PACMETRO

Na viga 2, a qual tem presena de armadura, o pacmetro foi utilizado. Fez-se o

carrinho com o sensor caminhar sobre a superfcie da viga, e ao se perceber a presena de

barras, pelo sinal sonoro, era feita a gravao dos dados na tela.

Foram encontrados 6 estribos, e uma barra longitudinal, porm os valores de

cobrimento do concreto e do dimetro das barras no podem ser considerados vlidos devido

sua magnitude. O ensaio utilizando o pacmetro, segundo o prprio manual e alguns

autores, adequado para cobrimentos de at 12 cm, quando se conhece o dimetro das barras

e estas tenham separao superior a 10 cm.

Na viga 2 entretanto, h grande presena de armadura, seja pela influncia da

barra longitudinal com os estribos, seja pelo fato dos estribos possurem quatro arestas em

espao muito reduzido, ou por estes estarem muito prximos entre si. Segue abaixo tabela

com os dados encontrados, ressaltando-se a invalidade destes perante ao j exposto.


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Estribo / BarraDimetro

(mm)Cobrimento deconcreto (mm)

1 8,3 27,0

2 24,7 32,0

3 23,1 26,04 26,5 28,0

5 22,4 21,0

6 12,5 24,0

Barra positiva 8,8 22,0

Tabela 5 - Resultados da pacometria

Pode-se notar claramente a desproporcionalidade encontrada para os valores de

dimetro. As barras mais afastadas do centro como a barra positiva e os estribos 1 e 6,obtiveram os menores valores e os mais prximos da realidade, afirmando o fato da

interferncia causada pela grande quantidade de ao na viga.

O detalhamento da armadura segue abaixo, porm sem as bitolas do ao presente.

3.3 ESCLEROMETRIA

A programao do esclermetro digital seguiu os seguintes parmetros:

Correlao com a forma de um cilindro 2:1

Obteno de mdia simples

Excluso dos valores que se afastam 10% da mdia

Abaixo segue tabela de dados:


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Ensaio Esclermetro

Ensaiondice Escleromtrico

Q (N.m)DesvioPadro

fck (MPa)

1 61,4 4,0 53,02 57,1 4,9 43,0

3 45,8 4,0 25,0

4 50,0 5,7 30,5

5 48,3 3,2 28,0

6 60,3 5,3 50,0

7 60,6 3,6 51,0

8 50,5 3,8 31,5

9 41,3 3,8 20,0

10 60,9 4,6 51,5

Apesar do no conhecimento da resistncia real do concreto utilizado nos postes,

os valores situados na faixa de 50 MPa so demasiado elevados para a aparncia que o

concreto ensaiado apresentava. No grfico abaixo percebe-se nitidamente a correlao entre

os valores de dureza superficial e o fck estimado pelo aparelho.

Entretanto, como j falado, no se pode admitir a correlao de fbrica do

aparelho, pois outros fatores foram preponderantes para a medio de durezas superficiais

elevadas, como a carbonatao do concreto que j tem uma idade avanada, a rigidez dos

postes com seo I, e a pequena espessura dos elementos submetidos a ensaio. O manual do

esclermetro, por exemplo, cita que o objeto de teste deve ter espessura mnima de 100 mm, oque no ocorreu nos postes.

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

fck estimado (MPa) ndice escleromtrico (N.m)


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4 CONCLUSES

Os ensaios no destrutivos realizados so os mais avanados e consagrados entre os

especialistas em todo o mundo, entretanto estes sofrem muita influncia da heterogeneidade

do concreto e de todos os fatores importantes ao concreto fresco e s estruturas de concreto

armado.

O ensaio de ultrassom mostrou-se o mais adequado para a deteco das anomalias,

alm de se mostrar rpido e prtico. A medio das vigas e da fissura de modo indireto se

mostraram coerentes com os elementos estudados. O principal cuidado adotado no ensaio a

preparao da superfcie, aumentando a rea de contato do aparelho atravs de gel prprio

para ultrassom.

A pacometria realizada se mostrou muito prejudicada pela proximidade entre as barras

e estribos presentes nas vigas. Sugere-se a execuo ou adoo de outros modelos para testes

futuros para que se possa fazer a identificao das armaduras e cobrimentos de maneira

correta, sem interferncias.

A esclerometria realizada por 10 operadores, em 3 postes diferentes, em direes

diferentes (rigidez), foi sensivelmente afetada por tais fatores. Percebeu-se a grande influncia

da dureza da superfcie dos concretos j carbonatados, e entendeu-se que os resultados desseensaio no destrutivo devem estar correlacionados com valores reais para maior

confiabilidade dos dados.


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REFERENCIAS

ANDRADE, T., SILVA, A.J.C., 2005 ,Patologia das estruturas. Ed. Ibracon, So Paulo.

EVANGELISTA, Ana C. J. Avaliao da resistncia do concreto usando diferentesensaios no destrutivos. 219 p. Tese (Doutorado em Cincias na Construo Civil)Coordenao de Programa de Ps-Graduao em Engenharia-COPPE, Universidade Federaldo Rio de Janeiro, 2002

LAPA, J. S. Patologia, Recuperao e Reparo das Estruturas de Concreto 55 p. pag28Monografia (Especializao em Construo Civil), Escola de Engenharia da UFMG,Universidade Federal de Minas Gerais, 2008.

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