21º CBECIMAT - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais 09 a 13 de Novembro de 2014, Cuiabá, MT, Brasil

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1 Estudo da resistência à compressão em alvenarias pelos métodos não destrutivos Souza, L.G.M.S. (1); Melo, A. V. (1), Wellington, C. (1); Costa, L. K. F. (1) RESUMO Este trabalho se insere na linha de inovação tecnológica das alvenarias resistentes, tendo como objetivo contribuir para a estimativa da resistência das paredes e o domínio da técnica do ensaio não destrutivo através da determinação da velocidade de propagação da onda ultrassônica e esclerometria nas alvenarias, procurando estabelecer uma correlação com a resistência à compressão. Para tanto, foram estudados alvenarias em tijolos cerâmicos e em blocos cimentícios existentes nos prédios do tipo caixão do conjunto residencial da Muribeca no município de Jaboatão dos Guararapes, em Pernambuco, produzidos com diferentes classes de resistências. Levando em consideração estas variáveis, foram realizados ensaios de determinação da velocidade de propagação da onda ultrassônica de acordo com a NBR 8802/1994 [1], de resistência à compressão em consonância com a NBR 5739/1994 [2] e de esclerometria baseados na norma NBR 7584/2013 [3]. Os resultados mostraram que a técnica de determinação da velocidade da onda ultrassônica e de esclerometria podem fornecer informações importantes para a avaliação da resistência à compressão das paredes. Palavras-Chave: Alvenaria resistente, ultrassom, esclerometria, resistência à compressão, ensaios não destrutivos. INTRODUÇÃO Os prédios caixão foram construídos na década de setenta impulsionados por programas governamentais financiados pelo Banco Nacional da Habitação (BNH). Este partido arquitetônico é constituído de blocos residenciais de até quatro pavimentos (por ser este o número máximo permitido sem uso de elevadores), tendo geralmente quatro apartamentos por pavimento. Estima-se que existam cerca de cinco mil prédios caixão só na Região Metropolitana do Recife, tendo como técnica construtiva a alvenaria resistente, no lugar da estrutural, constituída de blocos cerâmicos ou blocos de concreto vazados assentados com os furos na horizontal. A diferença fundamental entre a alvenaria resistente e a alvenaria estrutural é que na primeira são utilizados blocos de vedação com a função estrutural. Esses blocos 917

2 apresentam largura de 9,0 cm e o pé direito de cada apartamento é de 2,60m. Essas variáveis conferem á alvenaria esbeltez superior a 28, sugerindo flexo compressão. Além disso, esses blocos são fabricados com resistência bem inferior a 3,0 Mpa e seus elementos de suporte têm menor ductilidade. Por isso, estão mais sujeitos ao colapso brusco. A alvenaria resistente associada a vigas e pilaretes de concreto aumenta a rigidez global da estrutura. Porém as modificações na conjuntura de mercado levaram os construtores a buscar alternativas econômicas no processo construtivo. Vergas e contravergas deixaram de existir e a frequência de prédios com pilaretes e cintas de concreto armado se tornou cada vez menor. Este procedimento mercadológico das construtoras associado à falta de uma norma reguladora do sistema construtivo levou este tipo de edificação a se tornar a grande preocupação do setor da construção civil, que tem se esforçado para evitar que os diversos colapsos continuem a ocorrer neste tipo de edificação no Recife. A qualidade dos materiais empregados associados à ação de degradação do meio nos elementos de fundação tem sido uma das causas responsáveis por esses colapsos. Por outro lado, as unidades autônomas dos prédios foram sendo progressivamente alteradas pelos moradores que, em inúmeros casos, reduziram e mesmo eliminaram paredes, realizaram aberturas em fachadas, acrescentaram esforços não previstos bem como mudaram o uso destinado à edificação. Alguns edifícios destinados à moradia se tornaram depósitos de materiais de construção. Com isto tiveram um aumento substancial nas cargas que suportavam. MATERIAIS E MÉTODOS Ensaios não destrutivos com uso de ultrassom No método direto, os transdutores de transmissão e de recepção são posicionados frente a frente. Após o posicionamento desses transdutores, medem-se o tempo e a velocidade de propagação das ondas ultrassônicas. Dependendo do rebote e da distância selecionados no aparelho de ultrassom, é possível se medir a resistência à compressão do concreto embora essa não seja uma tarefa muito fácil. O método indireto consiste em se fixar o emissor de ultrassom (E) e em se variarem as distâncias do receptor (L 1, L 2, L 3...L n ). Ensaio não destrutivo com esclerômetro 918

3 A avaliação da dureza superficial do concreto, com esclerômetro de reflexão, é um ensaio não destrutivo, prescrito pela ABNT NBR 7584/2013, sendo aplicável na verificação da uniformidade do concreto e na estimativa da sua resistência à compressão, fornecendo um importante parâmetro para analisar a sua qualidade. Ensaio à compressão simples Nos edifícios estudados foram definidos seis pontos para a retirada das amostras, geralmente em paredes sem revestimento cerâmico, cabos elétricos ou tubulações de água fria. Todos os cortes foram documentados e posicionados em planta. É utilizado equipamento de corte com disco duplo e sem choques. Conforme recomendado pela prática de ensaio em alvenaria, o tamanho ideal da amostra deve conter pelo menos duas fiadas de tijolos. As áreas de onde são retiradas as amostras são recompostas com os revestimentos iguais aos anteriores. O procedimento adotado para o ensaio dos prismas é o capeamento das amostras e determinação das densidades. Nos ensaios de compressão são determinadas a carga de ruptura, a forma de ruptura e a carga de desprendimento do revestimento. RESULTADOS E DISCUSSÕES Os testemunhos em alvenaria de blocos de cimento e tijolos cerâmicos foram ensaiados, utilizando-se o método indireto da norma de ultrassom NBR 8802/94. Foi utilizada a distribuição de t Student para a inferência estatística, com uma incerteza de 20% das medidas de velocidade do pulso de ultrassom nos prismas. Foram determinados os intervalos de confiança para a velocidade de um pulso ultrassônico em alvenaria de tijolos cimentícios (1.909 ± 68 m/s) e cerâmicos ± 127 m/s). Comparação entre a resistência à compressão e a velocidade do pulso ultrassônico Foram ensaiadas amostras em alvenaria de tijolo cerâmico e cimentício com o aparelho de ultrassom e foram realizados os respectivos ensaios à compressão para comparação dos resultados. Após o tratamento estatístico dos dados, que consistiu na organização em ordem crescente e na eliminação de medidas muito além da variação de 10% da média, foram elaborados o gráfico da Fig. 1, cujo propósito é mostrar uma estimativa da 919

4 Resistência à compressão (MPa) Resistência à compressão (MPa) 21º CBECIMAT - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais resistência à compressão de uma parede construída com tijolos cerâmicos a partir da medição da velocidade do pulso ultrassônico que atravessa esta parede. 3,20 3,10 3,00 2,90 2,80 2,70 2,60 2,50 2,40 2,30 Gráfico da correlação da velocidade do pulso de ultrassom com a resistência à compressão para paredes de tijolos cerâmicos y = 0,0014x + 0,8053 R² = 0,9471 2, Velocidade do pulso de ultrassom m/s Figura1. Gráfico original de conversão da velocidade de ultrassom para a resistência à compressão em alvenaria cerâmica. Como o gráfico apresentou um fator de correlação inferior a 0,997, foram ajustadas as medidas das resistências à compressão obtidas através da equação da curva de tendência deste gráfico: y = 0,0014x + 0,8053 Com este procedimento, inseriu-se um erro máximo de 5,17% e médio de 1,22% nos valores das resistências à compressão em alvenaria cerâmica. A Fig. 2 mostra o perfil do gráfico ajustado. 3,20 3,10 3,00 2,90 2,80 2,70 2,60 2,50 2,40 2,30 Gráfico da correlação da velocidade do pulso de ultrassom com a resistência à compressão para paredes de tijolos cerâmicos y = 0,0014x + 0,8053 R² = 1 2, Velocidade do pulso de ultrassom m/s Figura 2. Gráfico ajustado de correlação da velocidade do pulso de ultrassom com a resistência à compressão para paredes de tijolos de cerâmicos. Após o tratamento estatístico dos dados, que consistiu na organização desses dados em ordem crescente e na eliminação de medidas muito além da variação de 10% da média, foi elaborado o gráfico da Figura3.3, cujo propósito é mostrar uma 920

5 Resistência à compressão (MPa) Resistência à compressão (MPa) 21º CBECIMAT - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais estimativa da resistência à compressão de uma parede construída com tijolos de cimento a partir da medição da velocidade do pulso ultrassônico que a atravessa. 7 Gráfico da correlação da velocidade do pulso de ultrassom com a resistência à compressão para paredes de tijolos de cimento 6,5 y = 0,0022x + 1,397 R² = 0, ,5 5 4, Velocidade do pulso de ultrassom Figura 3. Gráfico de conversão da velocidade de ultrassom para a resistência à compressão em alvenaria de tijolos de cimento. Como o gráfico apresentou um fator de correlação inferior a 0,997, ajustamos as medidas das resistências à compressão obtidas através da equação da curva de tendência deste gráfico: y = 0,0022x + 1,397 Com este procedimento, inserimos um erro máximo de 4,56% e médio de 0,06% nos valores obtidos das resistências à compressão. Como o erro máximo inserido não foi muito expressivo, fizemos um novo gráfico com os novos valores das resistências à compressão ajustados. O gráfico da Figura 4 mostra o comportamento da correlação citada. 7,0 Gráfico da correlação da velocidade do pulso de ultrassom com a resistência à compressão para paredes de tijolos de cimento 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4, Velocidade do pulso de ultrassom Figura 4. Correlação da velocidade do pulso de ultrassom com a resistência à compressão para paredes de tijolos de cimento. 921

6 Buscou-se utilizar a metodologia da esclerometria para estimar a dureza superficial das alvenarias de tijolos cerâmicos e de cimento portland para determinar a resistência à compressão desses elementos. Dos prismas ensaiados obteve-se um quadro de conversão do rebote do esclerômetro (Q) para o valor da resistência à compressão de blocos de cerâmica e outra para tijolos cimentícios, como mostrados nas Tabelas 1 e 2, respectivamente. Tabela 1. Conversão do rebote do esclerômetro (Q) para o valor da resistência à compressão em MPa de prismas de tijolos cerâmicos. TABELA DE CONVERSÃO DO REBOTE DO ESCLERÔMETRO (Q) PARA O VALOR DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO ESTIMADA PARA ALVENARIA DE BLOCO CERÂMICO ,0 0,05 0,54 1,03 1,52 2,01 2,49 2,98 3,47 3,96 4,45 4,94 5,43 5,91 6,40 6,89 7,38 0,1 0,10 0,59 1,08 1,57 2,06 2,54 3,03 3,52 4,01 4,50 4,99 5,47 5,96 6,45 6,94 7,43 0,2 0,15 0,64 1,13 1,62 2,10 2,59 3,08 3,57 4,06 4,55 5,04 5,52 6,01 6,50 6,99 7,48 0,3 0,20 0,69 1,18 1,66 2,15 2,64 3,13 3,62 4,11 4,60 5,08 5,57 6,06 6,55 7,04 7,53 0,4 0,25 0,74 1,22 1,71 2,20 2,69 3,18 3,67 4,16 4,64 5,13 5,62 6,11 6,60 7,09 7,58 0,5 0,30 0,78 1,27 1,76 2,25 2,74 3,23 3,72 4,20 4,69 5,18 5,67 6,16 6,65 7,14 7,62 0,6 0,35 0,83 1,32 1,81 2,30 2,79 3,28 3,76 4,25 4,74 5,23 5,72 6,21 6,70 7,18 7,67 0,7 0,39 0,88 1,37 1,86 2,35 2,84 3,33 3,81 4,30 4,79 5,28 5,77 6,26 6,74 7,23 7,72 0,8 0,44 0,93 1,42 1,91 2,40 2,89 3,37 3,86 4,35 4,84 5,33 5,82 6,31 6,79 7,28 7,77 0,9 0,00 0,49 0,98 1,47 1,96 2,45 2,93 3,42 3,91 4,40 4,89 5,38 5,87 6,35 6,84 7,33 7,82 Tabela 2. Conversão do rebote do esclerômetro (Q) para o valor da resistência à compressão de prismas de blocos de cimento. TABELA DE CONVERSÃO DO REBOTE DO ESCLERÔMETRO ANALÓGICO (Q) PARA O VALOR DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO ESTIMADA PARA ALVENARIA DE BLOCO DE CIMENTO ,0 0,04 0,36 0,68 1,00 1,32 1,63 1,95 2,27 2,59 2,91 3,23 3,54 3,86 4,18 4,50 4,82 5,14 5,45 5,77 6,09 6,41 6,73 7,04 7,36 7,68 8,00 0,1 0,08 0,39 0,71 1,03 1,35 1,67 1,98 2,30 2,62 2,94 3,26 3,58 3,89 4,21 4,53 4,85 5,17 5,49 5,80 6,12 6,44 6,76 7,08 7,39 7,71 8,03 0,2 0,11 0,43 0,74 1,06 1,38 1,70 2,02 2,33 2,65 2,97 3,29 3,61 3,93 4,24 4,56 4,88 5,20 5,52 5,84 6,15 6,47 6,79 7,11 7,43 7,74 8,06 0,3 0,14 0,46 0,78 1,09 1,41 1,73 2,05 2,37 2,68 3,00 3,32 3,64 3,96 4,28 4,59 4,91 5,23 5,55 5,87 6,19 6,50 6,82 7,14 7,46 7,78 8,09 0,4 0,17 0,49 0,81 1,13 1,44 1,76 2,08 2,40 2,72 3,03 3,35 3,67 3,99 4,31 4,63 4,94 5,26 5,58 5,90 6,22 6,54 6,85 7,17 7,49 7,81 8,13 0,5 0,20 0,52 0,84 1,16 1,48 1,79 2,11 2,43 2,75 3,07 3,38 3,70 4,02 4,34 4,66 4,98 5,29 5,61 5,93 6,25 6,57 6,89 7,20 7,52 7,84 8,16 0,6 0,23 0,55 0,87 1,19 1,51 1,83 2,14 2,46 2,78 3,10 3,42 3,73 4,05 4,37 4,69 5,01 5,33 5,64 5,96 6,28 6,60 6,92 7,24 7,55 7,87 8,19 0,7 0,27 0,58 0,90 1,22 1,54 1,86 2,18 2,49 2,81 3,13 3,45 3,77 4,08 4,40 4,72 5,04 5,36 5,68 5,99 6,31 6,63 6,95 7,27 7,59 7,90 8,22 0,8 0,30 0,62 0,93 1,25 1,57 1,89 2,21 2,53 2,84 3,16 3,48 3,80 4,12 4,43 4,75 5,07 5,39 5,71 6,03 6,34 6,66 6,98 7,30 7,62 7,94 8,25 0,9 0,01 0,33 0,65 0,97 1,28 1,60 1,92 2,24 2,56 2,88 3,19 3,51 3,83 4,15 4,47 4,78 5,10 5,42 5,74 6,06 6,38 6,69 7,01 7,33 7,65 7,97 8,29 OBS.: 1. TODOS OS VALORES DO FcK ESTIMADO ESTÃO EM Mpa. 2. OS VALORES DE REBOTE ABAIXO DE 9,9 CORRESPONDEM A VALORES NEGATIVOS DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO POR ISTO NÃO FORAM TABELAD 3. PARA A CONSTRUÇÃO DA TABELA FOI USADA A EQUAÇÃO y = 0,3182x - 3,1382 com R² = 0,9982. CONCLUSÕES 1. É possível se estimar a resistência à compressão de paredes construídas em alvenaria cerâmica ou cimentícia, através de ensaios não destrutivos com aparelhos de esclerometria ou de ultrassom, com uma incerteza de aproximadamente 20%; 922

7 2. O aparelho de ultrassom se mostrou mais apropriado por não causar nenhum dano à superfície, principalmente quando se usa a água para acoplar os transdutores à parede e quando se usa o sistema de medição indireta no ensaio; 3. Os principais fatores que potencialmente influenciam nos resultados do ensaio de ultrassom são os seguintes: distância entre as superfícies de contato dos transdutores; presença de falhas no corpo de prova ensaiado, principalmente no sentido de propagação da onda; densidade da parede, que depende do índice de vazios dos materiais empregados; tipo, densidade e outras características das argamassas de assentamento, chapisco e reboco; tipo de cimento e grau de hidratação dessas argamassas; direção de ensaio da peça; tipo de adensamento, grau de hidratação, agregado miúdo, tipo de cimento do material empregado na fabricação dos blocos cimentícios e o tempo de cura desses blocos; temperatura de cozimento e característica da argila do tijolo cerâmico; irregularidade da superfície das paredes e tipo de acoplante utilizado na medição com os aparelhos de ultrassom e habilidade do operador. REFERÊNCIAS 1. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - NBR 8802, NBR 5739 e NBR ROSS, R.J.; BRASHWA, B.K.; PELLERIN, R.F. Nondestructive evaluation of wood. Forest. Products Journal, v. 48, n. 1, p , Poincaré, Nancy Nancy, p. Tese (Doutorado). Université Henri 4. FERREIRA, R.C.; FREIRE, W.J. Propriedades físico-mecânicas de solos estabilizados com cimento e silicato de sódio avaliadas por meio de testes destrutivos e não-destrutivos. Engenharia Agrícola, Jaboticabal, v.23, n.2, p , ALMEIDA, I. R. (1993). Emprego do esclerômetro e do ultrassom para efeito de avaliação qualitativa dos concretos de alto desempenho. Tese Concurso Professor Titular, Universidade Federal Fluminense, Rio de Janeiro, RJ, Brasil. 923

8 ABSTRACT This work fits into the technological innovation of resistant masonry as a contribution to the estimated strength of the walls and the field of non-destructive testing technique for determining the speed of propagation of the ultrasonic wave and the rebound hammer masonry line, looking for a correlation with the compressive strength. To do so, masonry ceramic bricks and cement blocks in existing buildings were studied in the coffin of the type residential complex in the Muribeca Jaboatão Guararapes, Pernambuco, produced with different classes of resistance. Taking into account this variable tests to determine the propagation speed of the ultrasonic wave according to NBR 8802/1994 [1], compressive strength in accordance with NBR 5739/1994 [2] and sclerometry were performed based on NBR 7584/2013 [3]. The results show that the technique of determining the speed of the ultrasonic wave and sclerometry may provide important information for assessing the wall structures information. Key words: resistant masonry, Ultrasound, sclerometry, compressive strength, nondestructive testing. 924