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CARUARU / 2017 Técnicas de Avaliação de Estruturas Centro Universitário do Vale do Ipojuca - UNIFAVIP Curso de Engenharia Civil Disciplina: Patologia e Durabilidade das Estruturas Professor: MSc. Emerson Silva Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Introdução: • O concreto é um dos materiais mais utilizados na construção civil. • Sendo os elementos estruturais os principais elementos em uma construção, visando a segurança da edificação, procurou-se estudar as patologias nas estruturas de concreto, tendo em vista identificar as principais causas e maneiras de recuperação. Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Introdução: • Os problemas patológicos estão presentes na maioria das edificações, seja com maior ou menor intensidade, variando o período de aparição e/ou a forma de manifestação. As falhas podem ocorrer no projeto, na execução ou na manutenção. Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Introdução: • Falta de compatibilização entre a estrutura e a arquitetura, bem como com os demais projetos; • Especificação inadequada de materiais; • Detalhamento insuficiente ou errado; • Detalhes construtivos impossíveis; • Falta de padronização das representações (convenções); • Erros de dimensionamento. Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas: • Avaliação da resistência e integridade do concreto; • Avaliação do processo de corrosão das armaduras; • Avaliação de fatores intervenientes na durabilidade; • Avaliação da capacidade portante e da segurança estrutural. Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas - Importância: • Fornecimento de dados precisos para um projeto de recuperação • Solução do problema com mínimo custo • Minimizar a incidência futura de problemas Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Tecnologia Envolvida: • Análise mecânica, física e químicas dos materiais • Ensaios destrutivos e não-destrutivos • Cadastramento geométrico da estrutura • Monitoramento de deformações • Verificação estrutural Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Tecnologia Envolvida: Análise mecânica, física e químicas do concreto: Amostragem: • Ensaios Destrutivos - extração de testemunhos, pó ou pedaços de concreto. • Ensaios não destrutivos- : “in loco” Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Tecnologia Envolvida: Análise mecânica, física e químicas do concreto: Ensaios não destrutivos: • Esclerometria (IE) NBR 7584; • Ultra-som (v) (m/s) NBR 8802; • Resistividade (r) (Ohm.cm) NBR 9204 e ASTM G57 • Potencial de corrosão Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Tecnologia Envolvida: Análise mecânica, física e químicas do concreto: Ensaios destrutivos: • Resistência à compressão (MPa) NBR 5739 • Porosidade (%) BS 1881 Part 122 e ASTM C642 • Profundidade de Carbonatação (cm) RILEM CPC18 • Teor de cloretos (%m.c.) ASTM C1152 e ASTM C1411 Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Terminologia - 1: • Sintoma = manifestação patológica = lesão = defeito • Mecanismo = Como é que acontece? • Causa = Agente causador (CO2, Cl-, O2, umidade, etc.) • Origem = Projeto, materiais, construção, uso Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Terminologia - 2: • Diagnóstico = Identificação e descrição do mecanismo, da origem e causas da manifestação patológica; • Avaliação = determinação da condição, do grau de dano, da deterioração ou funcionalidade de uma estrutura; • Prognóstico = Juízo ou Estimação que se têm baseado nos resultados do diagnóstico ; • Negligência = falha Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Etapas da inspeção e diagnóstico – Inspeção Preliminar: • OBJETIVO: • Ideia inicial-geral do estado da estrutura, da Natureza e da origem do problema. Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Etapas da inspeção e diagnóstico – Inspeção Preliminar: • ETAPAS: Ficha de antecedente da estrutura e do meio ambiente; Exame visual geral da estrutura; Levantamento dos danos; Seleção das áreas para o exame visual detalhado; Seleção das técnicas de ensaios/medição/análises; Seleção das áreas onde serão feitos ensaios / análises; Execução de ensaios/medição/análises. Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Etapas da inspeção e diagnóstico – Inspeção Preliminar: • Inspeção visual: Caracterização física da obra; Identificação das manifestações patológicas aparentes; Registro fotográfico Diagnóstico inicial Programação de ensaios Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Etapas da inspeção e diagnóstico – Inspeção Detalhada: • OBJETIVO: • Obter a informação básica necessária para efetuar o diagnóstico e prognóstico. Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Etapas da inspeção e diagnóstico – Inspeção Preliminar: • ETAPAS: Plano de trabalho: Elaboração de fichas, croquis/planos, plano de amostragem Seleção de técnicas e áreas de ensaios/medição/análises Planejamento do uso de materiais e equipamentos Execução da Inspeção: Ensaios no concreto e nas armaduras Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Avaliações do Estado das Armaduras: • Determinação da Posição e Cobrimento do Aço • BS 1881: Part 204 • Potencial Eletroquímico (Ecorr) (mV) • ASTM C876 • Velocidade de Corrosão (icorr) (mA/cm²) Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Análise das Estruturas: • Projetos • História do carregamento • Idade e tempo do sintoma • Cobrimentos / bitolas Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Análise do Ambiente: • Temperatura → Δ dia e Δ sazonal • Umidade • Precipitação pluviométrica • Agentes agressivos • Construções vizinhas • Utilização da edificação Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Observações de Campo: • manchas • desplacamento • corrosão de armadura • gel exsudado • eflorescência • cristalização • impactos mecânicos Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Diagnóstico e prognóstico- recomendações: • Medidas de segurança • Demolição • Medidas preventivas • Reparos • Correções • Recuperação Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas • Inspeção visual Aplicação • Não-destrutivos Precisão • Destrutivos Limitações Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios não-destrutivos Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios não-destrutivos: Esclerometria de Reflexão: • Princípio da técnica: Medida da dureza superficial do concreto Estimativa da resistência à compressão Concreto material heterogêneo – cuidado! NBR-7584, ASTM C 805, ACI 228.1R-95 Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios não-destrutivos: Esclerometria: Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios não-destrutivos: Esclerometria: • Princípio da técnica: Execução fácil e rápida Baixo custo Redução da quantidade necessária de testemunhos extraídos Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios não-destrutivos: Esclerometria: • Princípio da técnica: Influência de muitos fatores: Traço, tipo de agregado, textura superf., teor de umidade, cura, carbonatação, geometria, presença de armadura,s etc Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios não-destrutivos: Ultrassom: • Princípio da técnica: • O ensaio consiste em medir a velocidade de propagação linear da onda ultrasonora no concreto. Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios não-destrutivos: Ultrassom: • Princípio da técnica: • O equipamento emite impulsos ultrasônicos através de um transdutor emissor que são recaptados por um transdutor receptor • NBR-8802, ASTM C 597, ACI 228.1R-95 Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios não-destrutivos: Ultrassom: Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios não-destrutivos: Ultrassom: • Classificação da qualidade do concreto em relação à velocidade da onda ultra-sônica de acordo com Whitehurst, 1966 apud Rodrigues, 2003. Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios não-destrutivos: Ultrassom: Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios não-destrutivos: Ultrassom: • Condução de ondas mecânicas: • O ar → 349 m/s → péssimo condutor • Detecção de vazios internos, fissuras e falhas de adensamento (Helene & Repette, 1989); Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios não-destrutivos: Ultrassom: • Determinação indireta → uniformidade, resistência, cavidades, rachaduras, danos causados por fogo ou congelamento. • A velocidade é mais alta para um sólido que para um líquido que por sua vez é mais alta que nos gás. Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios não-destrutivos: Ultrassom: • Este ensaio tem como principais aplicações: • a verificação da homogeneidade do concreto, • a detecção de falhas internas de concretagem • monitoramento do concreto ao longo do tempo. Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios não-destrutivos: Ultrassom: • Influência de muitos fatores: • Teor de umidade, mau contato superficial, presença de armaduras • Má correlação com a resistência a compressão Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios não-destrutivos: Pacometria: • Detecção eletromagnética da posição, bitola e cobrimento das armaduras; • Auxílio à realização dos demais ensaios; • Verificação da conformidade com o projeto Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios não-destrutivos: Pacometria: Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios não-destrutivos: Mapeamento de Fissuras: • Investigação dos padrões de fissuração em cada elemento da estrutura; • Locação das fissuras; • Medida de abertura, comprimento, profundidade, direção e atividade; Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios não-destrutivos: Mapeamento de Fissuras: • Quantificação; • Correlação com os demais fatores: estado de tensões do elemento na região fissurada, regime de exposição da face fissurada, posição da fissura em relação às armaduras, presença de umidade, sulfatos, etc. Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios não-destrutivos: Mapeamento de Fissuras: • Exigência de equipamentos simples • Baixo custo • Acusam problemas estruturais • Regiões preferenciais de ingresso de agentes agressivos Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios não-destrutivos: Mapeamento de Fissuras: • Dificuldade de estimativa da profundidade (ensaios imprecisos); • Diagnóstico por vezes difícil - origem em diversos fatores; • Dificuldade de acesso a toda a superfície de concreto da estrutura Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios não-destrutivos: Mapeamento de Fissuras: Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios destrutivos Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios destrutivos: Resistência à compressão de testemunhos extraídos: • NBR-7680 (concreto) • Estimativa mais precisa da resistência à compressão do concreto • Análise química e petrográfica do concreto • Caracterização das armaduras empregadas Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios destrutivos: Extração de testemunhos: • Medida mais confiável da resistência do concreto • Possibilidade de análise química e petrográfica do concreto • Calibração dos ensaios não-destrutivos • Avaliação da espessura e das camadasdo pavimento Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios destrutivos: Extração de testemunhos: • Inviável em certos casos e regiões da estrutura • Necessidade de execução de reparo • Necessidade de locação das armaduras • Equívocos ocasionais ou imprecisão nas correções (dimensões e idade) Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios destrutivos: Microscopia eletrônica de Varredura - MEV: Detecção da RAA • Morfologia do gel formado nos poros da argamassa, sua composição e ainda observar fissuras tanto no agregado quando na região da pasta que o contorna. • Composição do gel → fase sílico-cálcico-alcalino Hasparyk et al (2002); • ◦Morfologia do gel produto maciço amorfo com aspecto gretado (HASPARYK et al, 2002 & PEDROZO et al, 2003), e/ou constituído por produtos cristalinos, na forma de rosáceas (HASPARYK et al, 2002). Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios destrutivos: Microscopia eletrônica de Varredura - MEV: Detecção da RAA • Morfologia do gel → produto maciço amorfo com aspecto gretado (HASPARYK et al, 2002 & PEDROZO et al, 2003), e/ou constituído por produtos cristalinos, na forma de rosáceas (HASPARYK et al, 2002). Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios destrutivos: Microscopia eletrônica de Varredura - MEV: Detecção da RAA Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios destrutivos: Microscopia eletrônica de Varredura - MEV: Detecção da RAA • Análise Petrográfica + microscopia de luz refletida → observação dos aspectos estruturais dos concretos (fissuras, porosidade, bordas de reação ao redor dos agregados, composição mineralógica da rocha, deformação dos minerais). Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios destrutivos: Microscopia eletrônica de Varredura - MEV: Detecção da RAA • Análise Petrográfica + microscopia de luz refletida → observação dos aspectos estruturais dos concretos (fissuras, porosidade, bordas de reação ao redor dos agregados, composição mineralógica da rocha, deformação dos minerais). Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios destrutivos: Microscopia eletrônica de Varredura - MEV: Detecção da RAA Fotomicrografia do agregado graúdo destacando a formação de quartzo deformado Q e feldspato F. Ampliação 40 x Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Ensaios destrutivos: Microscopia eletrônica de Varredura - MEV: Detecção da RAA Aspecto do concreto no qual se observa possível borda de reação (região ao redor do agregado) indicada pela seta. Ampliação de 25 x. Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas CARBONATAÇÃO Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Carbonatação: Medida da profundidade de carbonatação do concreto • Concreto: 12,6 < pH < 13,5 • Despassivação das armaduras (pH < 9,0) • Principal causa de despassivação das armaduras • Indicadores: fenolftaleína (8,2 < pH < 9,8) timolftaleína (9,3 < pH < 10,5) Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Carbonatação: Determinação da frente de carbonatada – Procedimento CPC 18 (RILEM, 1988) • Determinação das profundidades carbonatadas: • Observação visual, após aspersão da solução de fenolftaleína sobre a superfície recém fraturada da argamassa. • Solução de aspersão: • 1 % de fenolftaleína, 70 % de álcool etílico e 29 % de água destilada, medidos em massa. Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Carbonatação: Determinação da frente de carbonatada – Procedimento CPC 18 (RILEM, 1988) • Vermelho-carmim o concreto não carbonatado. • Incolor no concreto carbonatado. Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Carbonatação: • Ensaio simples • Resultado imediato • Baixo custo • Ensaio essencial para o estudo da corrosão • Bom indicador da possibilidade de ocorrência de corrosão Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Carbonatação: • Ensaio parcialmente destrutivo - ensaio sobre superfície fraturada • Necessidade de execução de pequenos reparos • Grande variabilidade conforme a qualidade do concreto e o regime de exposição Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas CLORETOS Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Íons Cloretos: • ASTM C 1152, Método do IPT • Determinação do teor e do perfil de penetração de íons cloreto no concreto • Extração de amostras de distintas profundidades • < 0,3 a 0,4% CA e < 0,05% CP → despassivação das armaduras • Corrosão por pites • Produtos de corrosão mais solúveis Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Íons Cloretos: • Dado importante ao diagnóstico e projeto de reparo • Grande incidência em regiões de névoa marinha • Bom indicador da possibilidade de ocorrência de corrosão • Necessidade de extração de amostras em pó a distintas profundidades • Necessidade de execução de reparo superficial • Imprecisão de alguns métodos de determinação de íons livres e totais Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Íons Cloretos: Resistividade • Princípio do ensaio: • Contato físico da haste de 4 eletrodos na superfície do corpo-de-prova de argamassa • Grande interferência da umidade do corpo-de-prova no valor de resistividade. Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Íons Cloretos: Resistividade Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Íons Cloretos: Resistividade = 1/condutividade Quanto mais úmido o concreto < resistividade > velocidade de corrosão Condutividade baixa → resistividade alta → velocidade e corrosão baixa. Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Íons Cloretos: Resistividade elétrica do concreto • NBR 9204, ASTM G57 • Medida da resistividade elétrica do concreto frente à aplicação de um campo elétrico • Mapeamento da qualidadedo concreto quanto à proteção das armaduras Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Íons Cloretos: Resistividade elétrica do concreto • Dado importante ao diagnóstico e projeto de reparo • Propriedade que afeta a cinética da corrosão • Bom indicador da possibilidade de ocorrência de corrosão Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Íons Cloretos: Potenciais de Corrosão • Eletrodo de calomelano saturado (ECS) • Verificar o comportamento dos materiais com relação ao tempo necessário para ocorrer a despassivação da armadura. (ASTM C 876/1991(ASTM, 2000). Patologia e Durabilidade das Estruturas Técnicas de Inspeção Ensaios para avaliações das estruturas Íons Cloretos: Potenciais de Corrosão OBRIGADO PELA ATENÇÃO!
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