Reabilitação e Reforço de Estruturas

Mestrado em Engenharia Civil 2011 / 2012 Reabilitação e Reforço de Estruturas Aula 06: Métodos de inspecção e diagnóstico. 6.1. Ensaios in situ. Eduardo S. Júlio 2011/2012 1/31 1/9

AVALIAÇÃO IN SITU DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DO BETÃO EDUARDO S. JÚLIO Professor Catedrático DECivil IST-UTL 2/31

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Quando é necessário intervir numa determinada estrutura? Durante a vida da estrutura: 1. Degradação dos materiais (ausência de manutenção) 2. Alteração da função original para outra mais exigente. 3. Ocorrência de acidentes, sismos ou outras acções extremas. Durante a fase construtiva: 4. Se existirem erros de projecto e/ou de execução. 4/31

O que fazer antes de intervir? 1. Inspecção e diagnóstico do estado de conservação; 2. Caracterização mecânica dos materiais; 3. Cálculo da capacidade resistente dos elementos da estrutura; 4. Determinação do comportamento da estrutura sujeita às combinações de acções regulamentares. 5/31

Quais os materiais a caracterizar mecanicamente? Em Portugal, a maior parte das estruturas recentes são em betão armado; neste caso os materiais são o betão e o aço. Como avaliar a resistência à compressão do betão de uma estrutura sem projecto? Através da realização de ensaios in situ. Quando existe projecto é necessário efectuar ensaios in situ? É fundamental. Muitas vezes o que foi executado não corresponde ao que foi projectado. 6/31

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Os métodos in situ mais utilizados para determinar a resistência à compressão do betão são: 1. Ensaio de carotes; 2. Medição da resistência à tracção; 3. Medição da resistência à penetração; 4. Determinação do tempo de propagação de ultra-sons; 5. Avaliação da dureza superficial. 8/31

O que medem estes métodos in situ? 1. Resistência à compressão do betão; 2. Outras resistências (à tracção, à penetração) correlacionáveis com a resistência à compressão; 3. Outras grandezas (tempo de propagação de ultra-sons; dureza superficial) correlacionáveis com a resistência à compressão; 9/31

Ensaio de carotes 1. Grandeza medida: resistência à compressão do betão. 2. Tipo de ensaio: parcialmente destrutivo. 10/31

Ensaio de carotes 3. Procedimento: Detecção prévia de armaduras; extracção da carote; posterior corte e rectificação da carote; ensaio à compressão da carote. 4. Factores com influência: geometria; humidade; presença de armaduras. 11/31

Medição da resistência à tracção 1. Grandeza medida: resistência à tracção do betão. 2. Tipo de ensaio: parcialmente destrutivo. 12/31

Medição da resistência à tracção 3. Procedimento: colagem do disco metálico na superfície do betão; montagem do equipamento; aplicação da força de tracção até se atingir a rotura. 4. Factores com influência: limpeza da superfície; humidade; temperatura; tipo de cola; remanescente de cola; velocidade do ensaio. 5. Factores com influência, no caso de carotagem parcial: equipamento de perfuração; perpendicularidade do furo; excentricidade do disco. 6. Factores com influência, no caso de interfaces: profundidade do furo para além da superfície da interface. 13/31

Medição da resistência à penetração 1. Grandeza medida: resistência à penetração do betão. 2. Tipo de ensaio: parcialmente destrutivo. 3. Procedimento: selecção de uma superfície lisa, limpa e livre de carbonatação; aplicação do triângulo metálico; disparo das sondas com o nível de energia apropriado; remoção do triângulo; medição do comprimento exposto. 14/31

Determinação do tempo de propagação de ultra-sons 1. Grandeza medida: tempo de propagação de ultra-sons. 2. Tipo de ensaio: não-destrutivo. 15/31

Determinação do tempo de propagação de ultra-sons 3. Procedimento: calibração do equipamento; selecção de pontos em superfícies lisas e limpas; marcação e medição rigorosa da distância; aplicação de uma fina camada de massa condutora nas faces dos transdutores; comprimindo os transdutores contra as superfícies de betão, esperar que a leitura estabilize; e registar o valor. 4. Factores com influência: condições higrotérmicas do betão; presença de vazios no interior do elemento; presença de armaduras no interior do elemento; tipo de leitura. 16/31

Avaliação da dureza superficial 1. Grandeza medida: dureza superficial do betão. 2. Tipo de ensaio: não-destrutivo. 17/31

Avaliação da dureza superficial 3. Procedimento: selecção de uma superfície lisa e limpa; aplicação do esclerómetro perpendicularmente à superfície a ensaiar; aumento gradual de pressão até ocorrer o disparo da massa. 4. Factores com influência: carbonatação do betão; reboco; humidade; presença superficial de vazios ou de agregados. 18/31

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Qual o método mais indicado? Depende de vários factores: 1. Limites de validade do ensaio; 2. Precisão pretendida; 3. Danos introduzidos; 4. Custos de operação. 20/31

Qual o método mais indicado? A abordagem correcta do problema passa por uma combinação adequada de vários métodos e não pela adopção de um único. No exemplo da fotografia, foram realizados ensaios de detecção de armaduras, avaliação da dureza superficial e extracção de carotes. 21/31

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Quantos, e onde, devem ser realizados os ensaios? 1. A localização e o número de ensaios a realizar devem ser definidos de forma a minimizar os custos da operação e a maximizar a precisão dos resultados. 2. A localização dos ensaios deve ser tal que constitua uma amostra estatisticamente representativa. 3. O número de ensaios a realizar em cada ponto, deve ser definido em função do coeficiente de variação do método considerado. 23/31

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Como são obtidas as curvas de correlação? São obtidas empiricamente, com base nos resultados obtidos com a realização de ensaios in situ utilizando o método adoptado, em locais previamente seleccionados, e nos resultados obtidos com ensaios de carotes extraídas na vizinhança dos mesmos. As curvas de correlação fornecidas pelos fabricantes dos equipamentos podem ser utilizadas? Apenas no caso de se pretender obter resultados qualitativos. Para quantificar a resistência à compressão do betão, têm de ser definidas pelo utilizador. 25/31

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Quais as vantagens em combinar diferentes ensaios in situ? Já foram referidas: 1. A vantagem de utilizar o detector de armaduras antes de extrair carotes para evitar danos; e 2. A vantagem de utilizar o esclerómetro para seleccionar zonas com betões de resistências diferentes para diminuir custos e danos. 27/31

Quais as vantagens em combinar diferentes ensaios in situ? 3. A análise de variância ou a análise de regressão múltipla dos resultados obtidos isoladamente com dois métodos, aumenta a precisão da estimativa. 28/31

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Quais os principais pontos a reter desta apresentação? 1. Deve-se minimizar os danos introduzidos na estrutura, através da utilização do detector de armaduras e da combinação do ensaio de carotes com métodos não destrutivos; 2. Deve-se ter presente os factores que influenciam os resultados do método que se está a utilizar, evitando-os se possível, ou corrigindo os valores medidos, caso contrário; 3. Deve-se considerar locais estatisticamente representativos da estrutura e dos seus elementos resistentes; 4. Em cada ponto, deve-se realizar o número de leituras suficiente para obter a precisão pretendida; 30/31

Quais os principais pontos a reter desta apresentação? 5. Deve-se definir curvas de correlação, sempre que se pretenda obter uma estimativa quantitativa da resistência à compressão do betão; 6. Deve-se procurar maximizar a precisão da estimativa da resistência à compressão do betão, através da combinação de resultados obtidos com diferentes técnicas. 31/31