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Técnicas de Inspeção e Patologia

TC 034 Materiais de Construção III

José Marques Filho

José Marques Filho2 Técnicas de Inspeção e Patologia

11/08/2010

José Marques Filho3

PATOLOGIA

COMPORTAMENTO DIFERENTE DA PREVISÃO DO PROJETO

EXISTÊNCIA DE ANOMALIAS DURANTE A PERFORMANCE

INTERFERÊNCIA NA SEGURANÇA, DESEMPENHO OU DURABILIDADE DO

EMPREENDIMENTO

Necessário Conhecer os Fenômenos envolvidos

Conhecer todas as fases do processo para determinar possíveis causas

Conhecer comportamento previsto para balizamento



PATOLOGIA

É O ESTUDO DOS FENÔMENOS FÍSICOS ENVOLVIDOS NOS CORPOS, NOS

MATERIAIS QUE OS COMPÕEM E NOS PROCESSOS QUE GERAM SUA

DEGRADAÇÃO

Apresentação física de um processo de degradação do corpo e/ou do material

que o compõe

Por exemplo: uma fissura, uma mancha, desgaste superficial, um aumento de

volume


MANIFESTAÇÃO PATOLÓGICA


Fases

Detecção

Anomalia

Verificar

Conseqüências

Determinar

Causas

Análise e

ProjetoREPARO

•Inspeções periódiocas

•Conhecer comportamento esperado

•Identificar anomalias comuns

•Avaliar magnitude

•Conhecimento de danos em outros aproveitamentos

•Conhecer critérios de projeto do protótipo

•Conhecimento de patologia

•Procedimentos de ensaio (uniformizar)

•Definição do sistema de coleta de dados

•Dados da obra

•Modelos

•Estatísitica

•Gráficos dos efeitos

•Verificação de padrão necessário de comportamento

•Manter segurança

•Manter operaçãp

•Otimizar tempo

•Verificar consistência

•Verificar capacidade de execução segura

Inspeção e

Monitoramento Banco de Dados



Ensaios Não Destrutivos

Objetivo: Analisar o Comportamento em

Utilização

Condicionante: Não Interferir com o

Comportamento



Características à Investigar

Estabilidade Física

-Parâm. Resistência

-Fadiga

-Fissuração

-Deformabilidade

-Desgaste

Não Conformidade

Estabilidade Química

-Ataques por agentes

agressivos

-Ciclos de temper.,

pressão e umidade

-Aging

-Reações Deletérias



Tipos Análises Não Destrutivas

Inspeção Visual

Análises de Processos

Exame de Relatórios de Execução

Ensaios Propriamente Ditos



Inspeção Visual

Especialista ligado ao protótipo com conhecimento

dos dados de comissionamento, operação e

manutenção

Necessário estabelecimento de periodicidade

mínima

Manual de Observação

Reuniões periódicas de avaliação das condições

civis



Ensaios Não Destrutivos

Ultrasons

Gamagrafia/tomografia

Retirada de Amostras

Porosidade/permeabilidade

Líquido penetrante

Resposta Acústica

Medidas de Parâmetros

Eletromagnéticos

Pacometria

Medidas de Forma - Som

Laser

Resposta à impulso

Mecânico

Resposta à excitações

Análise de superfície de

fratura


José Marques Filho

Esclerômetros de Reflexão

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NBR 7584; ASTM C 805


http://www.contenco.com.br/images/stories/Produtos/concretoeagregados/C3018A/C3018A_Esclerometro_digital.jpg

http://www.contenco.com.br/images/stories/Produtos/concretoeagregados/C3018/C3018_Exclerometro_modelo_N.jpg

José Marques Filho

12RECUPERAÇÃO DE ESTRUTURAS

DE CONCRETO ARMADO


José Marques Filho


DE CONCRETO ARMADO

Índice esclerométrico x Resistência à compressão

do Concreto

y = 0 ,0158x2 ,0 8 8 8

R2 = 0 ,9967

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

20 25 30 35 40 45 50 55 60

Ín d ice E sc le ro m étrico , IE , (% )

Re

sis

tên

cia

à c

om

pre

ss

ão

(M

Pa

)


José Marques Filho

Pacometria

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NBR 6124

Processo para determinação da posição, diâmetro ecobrimento de armadura através da medida de variaçãode campo eletromagnético


http://www.contenco.com.br/images/stories/Produtos/concretoeagregados/C4219/C4219_Pacometro.jpg

José Marques Filho

Ensaio de arrancamento

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•Mede a força de arrancamento de peças chumbadas noconcreto.•Através da medida da força de arrancamento deparafusos concretados em superfícies, com umaindicação instantânea desta força e do deslocamentoassociado, pode-se inferir a resistência à ruptura desteconcreto.


José Marques Filho


DE CONCRETO ARMADO

PULLOFF

PENETRAÇÃODE PINOS


José Marques Filho

Ultrassom

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A velocidade de propagação de ondas em um materialdepende de sua densidade e suas propriedadeselásticas. Torna-se então possível a obtenção depropriedades do concreto tais como uniformidade,presença de cavidades, módulo de elasticidade eresistência à ruptura, quando usado em conjunto comesclerômetro ou outra avaliação ou calibragem.

NBR 8802


http://www.contenco.com.br/images/stories/Produtos/concretoeagregados/C4220/C4220_Aparelho deultra-som.jpg

José Marques Filho

RECUPERAÇÃO DE ESTRUTURAS

DE CONCRETO ARMADO

ULTRA SOM

18 Técnicas de Inspeção e Patologia

José Marques Filho


DE CONCRETO ARMADO

Classificação de Leslie e Cheesman

RuimInferior a 2000

Geralmente ruim2000 a 3000

Regular (duvidoso)3000 a 3500

Bom3500 a 4500

ExcelenteSuperior a 4500

Condições do

concreto

Velocidade de

propagação (m/s)


José Marques Filho

Detector de corrosão de armadura

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Ensaios detectores de corrosão de barras no concreto armado.A corrosão do aço no concreto é um processo eletro-químico, similarao de uma bateria, produzindo uma corrente elétrica que pode sermedida na superfície do concreto pelo seu campo magnético.Através das medidas de toda a sua superfície, pode ser feita umadistinção entre os locais com corrosão e outros sem corrosão nasbarras de aço. Existem inúmeros trabalhos científicos que descrevemeste método, que é aplicado nos USA há mais de 30 anos.


José Marques Filho

Permeabilidade no local

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•Rápido, confiável e não destrutivo, determina a permeabilidade deestruturas de concreto.•O equipamento é composto de uma célula de vácuo de doiscompartimentos e uma válvula reguladora de pressão. O cálculo docoeficiente de permeabilidade kT é possível através de um modelomatemático simples.•O ensaio dura de 2 a 12 minutos, dependendo da permeabilidade doconcreto.


José Marques Filho

Gamagrafia

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•A técnica nuclear mais conhecida nesta área é a gamagrafiaindustrial, similar a uma radiografia, de peças metálicas ou deestruturas de concreto.•Torna-se possível verificar se há defeitos ou fissuras.•90% utilizam fontes de Irídio-192, 5% de Cobalto-60 e 5% deSelênio-75, com níveis variados de atividade radioativa•Maioria dos irradiadores em uso no País está em operação hámais de 20 anos, sendo, portanto, equipamentos antigos.


../manutencao/arquivos/pesquisa/00161_1.jpg

../manutencao/arquivos/pesquisa/00161_6.jpg


Testemunhos

Retirada de porção do concreto existente para sua

caracterização

Pode ser feita através de sondagem rotativa ou por

corte com serra de fio diamantado

O processo de extração já é um primeiro ensaio

mecânico

É necessário conhecimento técnico adequado para

minimizar os efeitos negativos da sondagem

No caso de CCR ATF, só pode ser obtidos em

idades superiores a 90 dias


José Marques Filho

Extratoras


http://www.contenco.com.br/images/stories/Produtos/concretoeagregados/C2026N/C2026N_Perforatriz_eletrica_portatil.jpg

http://www.contenco.com.br/images/stories/Produtos/concretoeagregados/C2026N/Graficos/C2026N_Perforatriz_eletrica_portatil_coras_e_calices.jpg

http://www.contenco.com.br/images/stories/Produtos/concretoeagregados/I2026P/I2026P_Extratora_rotativa_eletrica.jpg

http://www.contenco.com.br/images/stories/Produtos/concretoeagregados/I2026Q/I2026Q_Extratora_rotativa_com_reboque.jpg


Testemunhos

Cabe discutir o tratamento estatístico dos dados

Ensaios– Massa Específica

– Resistência Mecânica

– Deformabilidade Imediata

Fluência

– Recomposição do traço

– Microscopia eletrônica de Varredura



Testemunhos



Testemunhos



Testemunhos



Testemunhos



Testemunhos


José Marques Filho

Usinagem de CP’s

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NBR 12767, 10906, 8045,7680, 5738; DNER-

ME046

Retificadora

NBR 8045, 7680, 5738; DNER-ME046

Faceadores


http://www.contenco.com.br/images/stories/Produtos/concretoeagregados/I3064/I3064_Retificadora_para_cp_argamassas.jpg

http://www.contenco.com.br/images/stories/Produtos/concretoeagregados/I3005/I3005_Faceador_para_Corpo_de_Prova.jpg


Preparação de cp’s dos Testemunhos



Ensaios Comuns

Câmara Úmida



Prensas



Ensaios Axiais



Ensaio de cisalhamento



Testemunhos - Cisalhamento Direto



Cisalhamento Direto



Cisalhamento Direto



Testemunhos - Permeabilidade do

Concreto



Permeâmetro



Ciclagem e Durabilidade

Durabilidade



Análises de Água Percolada






Bancadas de ensaios



Microscopia Eletrônica



Microscópio Eletrônico de Varredura





Estrutura Heterogênea

Complexa

Composição depende de Inúmeros Fatores

Concreto

Agregados

PastaMacro Estrutura



Estrutura Heterogênea

Complexa

Composição depende de Inúmeros Fatores

Concreto

Agregados

PastaMacro Estrutura

Micro Estrutura

Agregados

Pasta

Vazios + Água

Zona de Transição



Importância do Estudo

O estudo da Microestrutura permite entender o

comportamento do concreto

Ferramenta para análise de patologias do concreto e

análise de durabilidade

Desenvolvimento de novos aditivos e suas

conseqüências

Ensaio não-destrutivo Eficiente


José Marques Filho Técnicas de Inspeção e Patologia55

Microscópio Eletrônico de Varredura



Microestrutura – Estruturas Principais

1: C-S-H

2: Ca(OH)2 ou (C-H)

3: Vazio Capilar



Magnitude dos Estudos

0.001 µ m 0.01 µ m 0.1 µ m 1 µ m 10 µ m 100 µ m 1 mm 10 mm

1 nm 10 nm 100 nm 1000 nm 104 nm 105 nm 106 nm 107 nm

(a)

1 m 10 m 100 m 1000 m 104 m 105 m 106 m 107 m

(b) Técnicas de Inspeção e Patologia


Hidratação dos Aluminatos



Hidratação dos Silicatos



Ca(OH2)



Exsudação



Zona de Transição



Zona de Transição



Zona de Transição



Zona de Transição

Sujeita à Microfissuração



Magnitude

200 x

2000 x

5000 x



Vazios e Presença da Água

Água interlamelar

Água Fisicamente Adsorvida

Água Capilar



Vazios



Presença da água

Capilares: vazios maiores que 50 A. Cuidado

com efeitos da tensão capilar

Adsorvida: próxima à superfície do sólido

Interlamelar: Associada à estrutura do C-S-H

Quimicamente combinada; faz partes dos

produtos de hidratação



Zona de Transição

Mais Frágil

Apresenta cristais orientados com planos de clivagem bem caracterizados

Cristais grandes e com vazios

Como já está microfissurada, é necessário menor esforço para ruptura na compressào

Ruptura a tração: Fissuras se propagam mais rapidamente

Resistência Aumenta com a idade

Durabilidade afetada pelo aumento da permeabilidade

Diminuindo o diâmetro máximo pode alterar o filme de água que o envolve


José Marques Filho

Instrumentação



O QUE INSTRUMENTAR

QUAL É A PERGUNTA?

QUAL A RESPOSTA QUE POSSO OBTER

O QUE É DISPONÍVEL?

COMO COLOCAR?

Instrumentação



Instrumentação

Escolha dos instrumentos

Análise e controle das partes que possam ser as primeiras a sofrer eventual deterioração



Instrumentos no concreto

pêndulos,

inclinômetros,

medidores de junta,

deformímetros,

tensômetros,

termômetros,

medidores de vazão,

células de pressão dinâmica

piezômetros de maciço.



Instrumentos na fundação

pêndulos invertidos:

extensômetros de fundação

piezômetros de fundação

medidores de junta

medidores de vazão



Principais tipos de sistemas

sistema de medição por princípio elétrico,

sistema de medição por corda vibrante

sistema de instrumentação por medição topográfica e ou geodésica

sistema de instrumentação por medição direta

sistema de instrumentação por fibra ótica



Sistemas por medição direta

São baseados em leituras diretas dos fenômenos físicos

– piezômetros de tubo aberto ou Casagrande

– réguas de medição de nível de água

– Medidores de Vazão tipo ‘V’ com leitura direta



Sistemas por medição topográfica e ou geodésica

São baseados na utilização de ferramentas

topográficas e ou geodésicas

– pinos de referência fixos e móveis

– placas de recalque de medição topográfica

– sistema de auscultação geodésica



Sistemas por princípio elétrico

Através de curva de calibração relaciona-se determinada medição elétrica (ex: voltagem) com o fenômeno físico a ser medido

Podem ser de diversos tipos, por exemplo tipo Carlson, Maihak, Warlam, Silva, etc.... Os tipo Carlson foram usados intensivamente nas barragens brasileiras entre as décadas de 70 a 90



Sistema por corda vibrante

Através de curva de calibração relaciona-se determinada medição de freqüência de uma corda vibrante com o fenômeno físico a ser medido

Várias aplicações em barragem de CCR, como por exemplo a de UHE Salto Caxias (MUSSI et al. 1999)



Sistemas por fibra ótica

A medição é feita de diferentes maneiras, porém de uma forma geral se utilizam do princípio das fibras óticas permitirem o deslocamento de feixes de luz

Inicialmente a instrumentação por fibra ótica era utilizada apenas em laminados da indústria aeroespacial.

Em fase de Pesquisa e Desenvolvimento com Sucesso

Pesquisas Inovadoras Feitas Hoje no Paraná: UHE Santa Clara e Fundão



Instrumentação de Salto Caxias




Basicamente corda Vibrante









Fibra Ótica UHE Fundão


Remediação e Reparo

Correção de Patologia

•Conhecimento do Projeto

•Conhecimento do Comportamento Previsto e seus níveis de alerta

•Documentação Adequada de Não-Conformidades e SoluçõesAdotadas

•Avaliação dos Materiais

•Análise do Desempenho e da Instrumentação no Tempo

•Ensaios Complementares


Base de Dados Permanente

Inventário

Viabilidade

Projeto Básico

Projeto Executivo + Construção

Comissionamento

Operação e Manutenção

D

A

D

O

S

S

E

G

U

R

O

SFUNDAMENTAL



José Marques Filho

UFPR-Universidade Federal do Paraná

COPEL Participações

[email protected]

(41) 3331 4400


mailto:[email protected]


Fases do Empreendimento

Inventário

Viabilidade

Projeto Básico

Projeto Executivo + Construção

Comissionamento

Operação e Manutenção

ESTUDOS PRELIMINARES

COMPLEMENTAÇÃO


Documents

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