Estudo sobre a utilização do ensaio de dureza superficial no controle tecnológico de fundações rasas do tipo radier

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1 PROCEDIMENTOS Estudo sobre a utilização do ensaio de dureza superficial no controle tecnológico de fundações rasas do tipo radier VALIN JR, Marcos de Oliveira(1); CUNHA DA SILVA, Roberto Sampaio (2); (1) Tecnólogo em Controle de Obras. (2) Graduando no Curso Superior de Tecnologia em Controle de Obras, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Mato Grosso Campus Cuiabá Palavras-chave: Qualidade, Controle tecnológico, Esclerometria, Dureza Superficial, Fundações rasas Resumo Os elementos de fundação em que as cargas são transmitidas ao terreno, podem ser do tipo superficial (também chamadas de rasas ou diretas). Incluem-se neste tipo de fundação o radier, um elemento que abrange todos os pilares da obra ou carregamentos distribuídos. Boas práticas construtivas, são essenciais para produzir uma estrutura de concreto durável, que dispense gastos com manutenção e reparos, deixando de utilizar novos recursos naturais. A resistência do concreto é a propriedade mais valorizada por projetistas e engenheiros de controle de qualidade. A avaliação do concreto após aplicado, pode ocorrer de diversas formas, sendo as mais usuais a extração de testemunhos para os ensaios de compressão ou através de ensaios não destrutivos, como o da dureza superficial com uso do esclerometro de reflexão de Schimidt. Os valores apresentados pelo ensaio da esclerometria quando comparados a extração de testemunhos, em fundações do tipo radier, apresentam resultados muito semelhantes, com variações menores que 11%, e para ensaios de resistência a compressão de 22%. Além disso, o valor cobrado para a realização do ensaio de dureza supeficial por laboratórios especializados é 53% menor que para a extração e rompimento. O tempo para a realização da esclerometria é cerca de 20 min e já para a extração, capameamento/retificação dos corpos de prova e rompimento podem levar de 3 a 4 horas. Quanto aos custos, além do valor cobrado para a realização do ensaio ser menor, também possibilita que as próprias construtoras adquiram o equipamento, pois para comprar o esclerometro são necessários menos que13% dos investimentos para a aquisição do material do outro tipo de ensaio, facilitando que o controle seja realizado em todas as unidades habitacionais e não apenas com critérios de amostragem, geralmente empregados quando utilizado o outro método.

2 1. INTRODUÇÃO Nas construções de unidades habitacionais populares, geralmente os elementos de fundação em que as cargas são transmitidas ao terreno, são do tipo superficial (também chamadas de rasas ou diretas). Incluem-se neste tipo de fundação o radier, um elemento que abrange todos os pilares da obra ou carregamentos distribuídos. A Caixa Econômica Federal, principal financiador deste tipo de habitação, exige das construtoras a adesão ao PBQP-H (Programa Brasileiro de Qualidade e Produtividade do Habitat) e ainda coloca uma serie de exigências para as construtoras, como o controle tecnológico do concreto, dos solos e exige que toda a madeira utilizada seja de origem legal. Conceitos de qualidade, desempenho, certificações de conformidade, a consolidação por parte da sociedade dos direitos dos consumidores, a satisfação dos clientes e a competitividades vinculada à produtividade empresarial,vêm exigindo melhorias constantes e maior nível de controle em todas as etapas executivas. Segundo Geyer e Brandão (2007) a ocorrência de não-confomidades é uma das principais causas das manifestações patológicas, comprometendo a utilização de uma edificação e acarretando em um custo significativo, que além de poder comprometer a imagem da empresa, pode impactar em até 2,87% do valor final de uma obra, para alguns casos. O custo para prevenir erros e aumentar os controles é sempre menor do que o de corrigi-los, pois quando uma patologia é constatada, sua recuperação é mais difícil demorada e algumas vezes até ineficiente, em especial para fundações, pois podem colocar em risco a solidez de toda a construção. Para Valin e Lima (2008), o concreto é um material de construção muito utilizado devido à sua versatilidade, durabilidade e resistência. Boas práticas construtivas como a boa cura, são essenciais para produzir uma estrutura de concreto durável, que dispense gastos com manutenção e reparos, deixando de utilizar novos recursos naturais. Além das boas praticas na utilização do concreto, sua qualidade também depende do tipo de controle que se tem sobre ele. É apenas por meio dos serviços de controle tecnológico desse material que é possível detectar desempenhos abaixo do especificado em projeto e, assim, prever reforços estruturais ou outras soluções adequadas à estrutura em questão. A velocidade com que são realizada as construções modernas, exigem que as decisões sobre a aceitação ou não do concreto não seja deixado para os ensaios de compressão aos 28 dias. Além disso as amostras de concreto obtidas no lançamento, os corpos-de-prova, podem não representar verdadeiramente a qualidade do concreto de uma estrutura, devido a prováveis erros de amostragem e diferenças nas condições de cura e adensamento, e ainda o custo dos ensaios de resistência por ser considerável para alguns projetos. Como principal alternativa as tradicionais ensaios de resistência, foram desenvolvidos os ensaios não destrutivos, que fornecem excelentes meios de

3 controle, com baixo custo e ótimo desempenho, através por exemplo do método da dureza superficial. O objetivo desse artigo consiste em ressaltar a importância do controle tecnológico pelo construtor, avaliar os resultados e custos dos ensaios de dureza superficial comparados a ensaios de compressão para fundações rasas do tipo radier, localizados na cidade de Cuiabá MT, em um residencial de 322 unidades habitacionais. 2. METODOLOGIA A presente pesquisa foi planejada sob a forma de um estudo observacional descritivo. O local de estudo foi na construção de 322 unidades habitacionais na cidade de Cuiabá, MT, durante o ano de As informações foram obtidas nas visitas in loco, informações obtidas com a empresa construtora e pesquisa em laboratórios, que foram processadas para obtenção de gráficos e tabelas comparativas. Também foi realizada uma revisão bibliográfica sobre os aspectos referentes à habitação popular, controle tecnológico de concreto e ensaios não destrutivos; 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES 3.1. Importância do Controle Tecnológico do Concreto No concreto, uma das propriedades mais importantes é a resistência, e para ser durável deve ser adequadamente dosado, lançado e curado. O controle ineficaz ou a falta de acompanhamento do processo de concretagem pode facilitar o surgimento de patologias após a execução da concretagem, como a fissuração, deformação estrutural, corrosão das armaduras, lixiviação, entre outros. Para os casos da utilização do concreto usinado, é indispensável que a construtora realize o controle tecnológico, independentemente do controle realizado pela concreteira, verificando e validando os valores apresentados. Na Tabela 1 são apresentados os resultados obtidos no ensaio resistência a compressão em MPa de corpo-de-prova de concreto aos 28 dias de cura realizado no mesmo lote representativo de concreto, sendo comparado valores obtidos pela concreteira responsável pelo fornecimento do concreto usinado e dosado em central com os resultados apresentado pela empresa responsável pela realização da contraprova.

4 Tabela 1: Resultados de ensaio resistência a compressão em MPa de corpo-deprova de concreto aos 28 dias de cura. LOTE CONCRETEIRA CONTRA-PROVA 1 28,85 25, ,59 28, ,05 29, ,61 23, ,33 28,5 6 24,22 19, ,5 22, ,25 21,5 A seguir a figura 1 de comparação dos resultados de resistência à compressão de corpo-de-prova de concreto aos 28 dias de cura entre valores obtidos pela concreteira,responsável pelo fornecimento do concreto e outra empresa responsável pela emissão de contra-prova para o controle tecnológico do concreto. cura. Figura 1: Comparação de Resultados de Resistência à Compressão aos 28 dias de Percebe-se a partir da Figura 1 que o coeficiente de variação médio das amostras é de 10% e a média do desvio padrão das amostras 2,6 MPa. Logo notase a necessidade de acompanhamento adequado e do controle tecnológico do concreto e da execução do serviço pela construtora, uma vez que pode ocorrer uma variação de 2,6 MPa de um resultado à outro.

5 3.2. Eficácia de Resultados do ensaio da Dureza Superficial Na inspeção de metais, a utilização de métodos de ensaios não destrutivos já está consolidada, porém, para o concreto, isso é uma prática relativamente nova. O desenvolvimento lento de técnicas não destrutivas para inspeção e avaliação das propriedades do concreto se deve ao fato desse material ser heterogêneo, causando interferências nas medidas realizadas, como atenuação, dispersão, difração e reflexão dos sinais (Mehta e Monteiro, 2008). Apesar disso, algum progresso tem sido observado no desenvolvimento de métodos de ensaios não destrutivos para aplicação em concreto, e vários deles têm sido normalizados por diversos órgãos regulamentadores no mundo todo. Os métodos não destrutíveis mais utilizados são aqueles que fazem a estimativa da resistência do material, tais como o ensaio de dureza superficial (esclerometria), resistência à penetração, ensaios de arrancamento e método da maturidade. Os métodos de ensaio desenvolvidos para medir a dureza superficial do concreto são baseados na realização de um entalhe na superfície ou no princípio do ricochete. O método da indentação consiste principalmente no impacto de uma determinada massa com uma dada energia cinética sobre a superfície do concreto, sendo medida a profundidade do entalhe resultante. O método baseado no princípio do ricochete, mais aceito e praticado mundialmente, consiste em medir o retorno de uma força no regime elástico após seu impacto com a superfície do concreto. O esclerômetro de reflexão de Schmidt é o instrumento utilizado para a avaliação da dureza superficial do concreto com base no princípio do ricochete. O procedimento para utilização do esclerômetro e, consequentemente, realização do ensaio é apresentado na figura 2. No Brasil, o procedimento para execução desse ensaio é estabelecido na NBR 7584:1995. Figura 2 - Ilustração da sequência de execução do ensaio de esclerometria (Mehta & Monteiro, 2008)

6 O esclerômetro é um equipamento leve, simples de operar e barato. Com esse instrumento é possível avaliar a uniformidade da resistência mecânica do concreto "in loco", com danos praticamente nulos à superfície do material, mas os valores obtidos não dependem da uniformidade da superfície, da condição de umidade, da carbonatação superficial e da rigidez do elemento estrutural (Mehta & Monteiro, 2008). Na figura 3 são apresentados os resultados obtidos pelo ensaio não-destrutivo por meio do esclerômetro de reflexão de Shimidt em fundações rasas do tipo radier. Figura 3: Resultados de resistência à compressão obtidos pelo ensaio de esclerometria. Conforme os reultados apresentados na figura 3, percebe-se que o coeficiente de variação das amostras é de 11% e o desvio padrão das amostras 1,6 MPa. Na figura 4 são apresentados os resultados obtidos no ensaio resistência a compressão em MPa em testemunhos pela extração de corpos-de-prova de concreto em comparação com os resultados obtidos pelo ensaio não-destrutivo por meio do esclerômetro de reflexão de Shimidt em fundações rasas do tipo radier Figura 4: Resultados de resistência à compressão obtidos pela extração de testemunhos.

7 Conforme os reultados apresentados no Figura 4, percebe-se que o coeficiente de variação das amostras é de 22% e o desvio padrão das amostras 4,9 MPa. Esses resultados mostram que a variabilidade dos resultados de resistência à compressão obtidos pelo ensaio de esclerometria 11% estão abaixo do percentual apresentado pelos resultados da extração de testemunhos que é de 22%. Segundo MELCHERS apud in DA SILVA sugere que, para os lotes de concreto in loco, os valores de coeficientes de variação da Tabela 2, conforme intervalos de resistência à compressão e o tipo de controle utilizado. Tabela 2: Variabilidade da resistência à compressão do concreto in loco. Portanto de acordo com MELCHERS apud in DA SILVA os resultados de resistência à compressão apresentados pelo ensaio de extração de testemunho pode ser classificado, conforme o tipo de controle utilizado, como pobre com o coeficiente de variação de 0,22 ou 22%. Já para o resultado apresentado pelo ensaio de esclerometria, segundo o mesmo autor pode ser classificado como excelente com coeficiente de variação de 0,11 ou 11% Custo dos ensaios O ensaio da dureza superficial, pela esclerometria, possui baixo custo dos equipamentos, simplicidade para execução e rapidez, trazendo vários benefícios em sua utilização. Abaixo segue a Tabela 3 com o orçamento previsto para execução da extração e ruptura de testemunho, sendo os valores propostos por empresa especializada em contrrole tecnológico a ser contratada pela construtora. Tabela 3: Custos para realização da extração de testemunhos. DESCRIÇÃO UN. QTD. R$ UNIT. R$ TOTAL EXTRAÇÃO E RUPTURA DE TESTEMUNHO UN , ,00 MÃO DE OBRA, ALIMENTAÇÃO E TRANSPORTE VB - 500,00 500,00 TOTAL ACUMULADO 1500,00

8 Percebe-se que o custo unitário para realização da extração e ruptura proposta é R$ 250,00 por testemunho, não sendo incluído para tanto os valores relacionados a mão de obra e transporte, uma vez que para realização da extração é necessário pelo menos 2 (duas) pessoas. Portanto o valor total cobrado para realização do ensaio considerando que é de responsabilidade da construtora o fornecimento de energia para instalação e utilização do extrator de testemunho, foi de R$ 1.500,00, sendo extraídos um total de 4 (quatro) testemunhos. A seguir a Tabela 4 com orçamento previsto para realização de ensaio de esclerometria para um total de 6 pontos, sendo cada ponto correspondente a uma peça (fundação rasa do tipo radier). Tabela 4: Custos para realização de esclerometria. DESCRIÇÃO UN. QTD. R$ UNIT. R$ TOTAL AVALIAÇÃO DA DUREZA SUPERFICIAL DO CONCRETO (6 PONTOS) UN ,67 700,00 TOTAL ACUMULADO 700,00 Nota-se que o valor total cobrado para a medida de 6 pontos é de R$ 700,00, menor que o dobro do valor cobrado para extração de testemunho. O valor cobrado por laboratório especializado para realização de ensaio de esclerometria é 53% menor que o valor cobrado para realização de ensaio de resistência à compressão em testemunhos. Quanto aos investimento necessários pela empresa construtora para aquisição de equipamentos para realização do ensaio de resistência a compressão em testemunhos são descritos a seguir na Tabela 5. Tabela 5: Orçamento previsto para aquisição de equipamentos para extração de testemunho. EXTRAÇÃO DE TESTEMUNHOS - NBR 7680/83 1. MATERIAIS UN. QTD R$ UNIT. R$ TOTAL 1.1 BROCA DIAMANTADA UN ,00 500, EXTENSÃO TRIF. 100 m UN. 1 50,00 50, DISCO DE NEOPRENE UN. 2 21,00 42, PEDESTAL PARA CORPO DE PROVA 10X20cm PAR 1 555,00 555,00 2. EQUIPAMENTOS MÁQUINA EXTRATORA ELÉTRICA PORTÁTIL UN , , PRENSA ELETRÔNICA UN , ,00 TOTAL ACUMULADO ,00 Nota-se que o orçamento previsto para aquisição de equipamentos para realização de ensaio de resistência a compressão em testemunho é de R$ ,00.

9 Os investimento necessários pela empresa construtora para aquisição de equipamentos para realização do ensaio de esclerometria são descritos a seguir na Tabela 6. Tabela 6: Orçamento previsto para aquisição de equipamentos para realização de ensaio de esclerometria. ESCLEROMETRIA NBR 7584/ EQUIPAMENTOS UN. QTD. R$ UNIT. R$ TOTAL LIXADEIRA/POLITRIZ 7"/9" MODELO DW W 220 V UN ,00 800, ESCLERÔMETRO DE REFLEXÃO 2,25 N.m UN , ,00 TOTAL ACUMULADO 4.900,00 Pode-se observar que o orçamento previsto para aquisição de equipamentos para realização do ensaio de esclerometria é de R$ 4.900,00. Portanto o valor investido na aquisição de equipamentos para realização de ensaio de esclerometria é menor que 13% do valor necessário para a aquisição de equipamentos para realização de ensaio de resistência a compressão em testemunhos de concreto. Ou seja, o valor total para aquisição de equipamentos para realização de ensaio de resistência a compressão em testemunhos de concreto é apoximadamente 17 vezes do que o valor necessário para aquisição de de equipamentos para realização de ensaio de esclerometria Tempo dos ensaios O tempo gasto para realização do ensaio de resistência a compressão e de extração de testemunhos é em média de 3 a 4 horas conforme os procedimentos necessários descritos na NBR 7680/83, levando-se em conta o tempo gasto para: 1. Transporte do equipamento; 2. Instalação necessária para utilização do equipamento; 3. Seleção do local adequado para extração do testemunho; 4. Extração do testemunho; 5. Transporte dos testemunhos; 6. Capeamento / retificação do testemunho; e 7. Compressão dos testemunhos. Já o tempo gasto para realização do ensaio de esclerometria é cerca de 20 min conforme os procedimentos descritos na NBR 7584 / 1995, levando-se em conta o tempo gasto com: 1. Seleção do local adequado para realização do ensaio; 2. Demarcação do local;

10 3. Polimento do local demarcado para nivelamento da superfície; e 4. Medidas dos impactos nos pontos demarcados. Portanto o tempo gasto para realização do ensaio de esclerometria é em média 9 a 12 vezes menor do que para realização da extração e rompimento de testemunhos. Nota-se também que a equipe necessária para realização da extração é maior do que para a realização do ensaio de esclerometria, uma vez que precisam ser feitas instalações elétricas adequadas para utilização do equipamento de extração. 4. CONCLUSÕES O objetivo em ressaltar a importância do controle tecnológico para fundações rasas do tipo radier foi alcançado, a medida que através do estudo observacional demonstrou a eficácia do ensaio de dureza superficial em fundações rasas do tipo radier, em todos os aspectos pesquisados, sendo a facilidade no controle tecnológico, a eficácia dos resultados, custo para realização dos ensaios, custos para aquisição de equipamentos e tempo utilizado. O desvio padrão encontrado nos ensaios de resistência a compressão foi de 4,9 MPa e para a esclerometria de apenas 1,6 MPa, sendo este um excelente nível de controle, devido a baixa variabilidade da resistência. Considerando que é indispensável que a construtora realize o controle tecnológico do concreto utilizado em estruturas, independentemente do controle realizado pela concreteira, tem-se que o valor cobrado pelo ensaio de esclerometria é 53% menor que o valor para realização de ensaio de resistência à compressão em testemunhos ou para o caso da aquisição dos equipamentos o orçamento previsto para aquisição da aparelhagem da escleometria é aproximadamente 17 vezes menor do que o valor necessário para os equipamentos do outro ensaio. Na análise do tempo gasto para realização do ensaio de esclerometria obteve-se que é em média 9 a 12 vezes menor do que para realização da extração e rompimento de testemunhos. Portanto, fica evidente a eficácia sobre a utilização do ensaio de dureza superficial no controle tecnológico de fundações rasas do tipo radier.

11 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS GEYER, André Luiz Bortolacci; BRANDÃO, Rosana Melo de Lucas. Patologias nas Edificações, com até cinco anos de idade, executas no estado de Goiás. Goiânia, SINDUSCON-GO, VALIN JR, Marcos de Oliveira; LIMA, Sandra Maria de. Influência dos procedimentos de cura na resistência e absorção do concreto. 51º Congresso Brasileiro do Concreto, 2009, Curitiba PR. Concreto para Infraestrutura Sustentável. São Paulo: IBRACON, MEHTA, P. K., MONTEIRO, P. J. M.. Concreto: Microestrutura, Propriedades e Materiais. São Paulo, IBRACON, SILVA, Turibio José da. Caracterização estatística de parâmetros físicos do concreto. 44º Congresso Brasileiro do Concreto, 2002, Belo Horizonte MG. Competitividade e Excelência em Concreto. São Paulo, IBRACON, 2002,

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