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
VIGA 2Dimensoreal (m)
Tempo(s)
Dimenso -ultrassom (m)
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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VIGA 3Dimensoreal (m)
Tempo(s)
Dimenso -ultrassom (m)
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.