conservação e reabilitação da construção

CONSERVAOe

REABILITAOda

CONSTRUODocente: Pedro Lana

Escola Superior de Tecnologia e Gesto de Beja

Conservao e Reabilitao da Construo Pedro Lana

NDICE A. Introduo B. Ensaios in-situ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Ensaios dinmicos Ensaios electro-magnticos Ensaios electro-qumicos Ensaios mecnicos Ensaios qumicos Sensoriais Monitorizao

C. Ensaios laboratoriais2


Ensaios No Destrutivos (Non Destructive Testing - NDT) ou Reduzidamente Intrusivos

3


Introduo

4


Introduo

> Ensaio no destrutivo ou pouco intrusivo Ensaio que no pem em causa o uso pretendido do elemento estrutural ensaiado. > Ensaio de superfcie Ensaio que mede uma propriedade do beto superfcie ou imediatamente abaixo desta.5


Introduo

> Vantagens dos ensaios no destrutivos velocidade de ensaio custo reduzido sem estragos/danos significativos permite uma avaliao extensiva resultados imediatos > Qualificao dos tcnicos tcnicos qualificados tcnicos com experincia recurso a dois tcnicos, por ensaio6


Introduo

> Aceitao e anlise dos resultados

validade dos ensaios propostos critrios de aceitao da responsabilidade de execuo dos ensaios e de interpretao dos resultados execuo dos ensaios por pessoal qualificado interpretao dos resultados por tcnico especializado

7


Introduo

> Campo de utilizao Estruturas novas (controlo da qualidade) Estruturas existentes (avaliao estrutural e material / controlo de qualidade de intervenes de reabilitao)

8


Introduo

> Planeamento da campanha de ensaios I Determinado com base nos objectivos a atingir, mtodos de ensaio disponveis, condies in-situ e o custo associado.

9


Introduo

> Planeamento da campanha de ensaios II

inspeco visual preliminar calibrao dos equipamentos escolha dos mtodos de ensaios: - localizao - danos exagerados na estrutura - dimenso do elemento a ensaiar - preciso/resoluo do equipamento

10


Introduo

> Planeamento da campanha de ensaios III

combinaes de ensaios localizao da obra: - transporte de equipamento - acessibilidades - meio ambiente (p.e. pontes) - segurana das pessoas

11


Introduo

> Planeamento da campanha de ensaios IV

Factores scio-econmicos: - atrasos na construo - trabalhos de reparao - n de ensaios adequados (indce de fiabilidade) - necessidade de nvel de confiana maior

12


Ensaios in-situ

13


ENSAIOS DINMICOS

14

ndice


Ensaios dinmicos Monitorizao de vibraes

ANLISE E MONITORIZAO DE VIBRAES EM ESTRUTURAS > ObjectivosValores compatveis com o projecto ou avaliao estrutural

> EquipamentoO sistema utilizado tem por base o seguinte um "hardware, acelermetros, cabos de ligao e um PC porttil.

15


Ensaios dinmicos Monitorizao de vibraes

> Metodologia do ensaio e resultados

(Fonte: Oz)

16


Ensaios dinmicos Integridade de Estacas

ENSAIOS DE INTEGRIDADE EM ESTACAS UTILIZANDO MTODOS SNICOS > ObjectivosAvaliao qualitativa de heterogeneidades significativas

> EquipamentoSistema computadorizado, especialmente concebido, dotado de software que permite obter, analtica e graficamente, os resultados dos ensaios efectuados.

17



> Modo de execuo do ensaioTempo de reflexo: (2.L) / c onde, L comprimento da estaca L c velocidade de propagao da onda snica no beto.

Localizao do defeito: L=(c.t)/2 onde, t tempo de propagao

Nota: Saneamento prvio da cabea das estacas com o cuidado de evitar fissurao

18

(Fonte: Oz)



> Resultados

19Registo tipo

(Fonte: Oz)


Ensaios dinmicos Impacto-Eco

AVALIAO DA INTEGRIDADE DE ELEMENTOS ESTRUTURAIS PELO MTODO DO IMPACTO-ECO > ObjectivosAvaliao qualitativa de descontinuidades significativas (delaminaes e fissuras), medio indirecta da espessura de em elementos de beto e a profundidade de fissuras. A tcnica pode ser ainda utilizada para controlar a qualidade de trabalhos de reparao de elementos estruturais envolvendo a aplicao de materiais de reparao.

> Equipamento20Impactor, receptor (transdutor elctrico) e software de tratamento de dados.



> Modo de execuo do ensaio

(Fonte: NDTJames)

(Fonte: NDTJames)

21



> Resultados

22

(Fonte: Oz)


Ensaios dinmicos Ultra-sons

ENSAIOS DE ULTRA-SONS EM BETO > ObjectivosDeteco de heterogeneidades e de descontinuidades, bem como a avaliao das caractersticas mecnicas de beto.

> EquipamentoEquipamento de ultra-sons.

23




(Fonte: Oz)

24



> ResultadosVelocidade (m/s) > 4500 3500 a 4500 3000 a 3500 2000 a 3000 < 2000 Qualidade do beto Excelente Bom Regular Medocre Mau(Fonte: Oz)

25

Qualidade do beto em funo da velocidade da propagao dos ultra-sons


ENSAIOS ELECTRO-MAGNTICOS

26

ndice


Ensaios electro-magnticos Armaduras

DETECO DE ARMADURAS E AVALIAO DO SEU DIMETRO E RECOBRIMENTO > ObjectivosDetectar a posio e direco das armaduras, suas dimenses e recobrimento.

> EquipamentoMicro-cover meter.

27



> Modo de execuo do ensaio(Fonte: Microcovermeter)

28(Oz, 2002c)



> Resultados

29

(Oz, 2002c)



> ResultadosG rfico 5 - F requncia acumulada dos valores de recobrimento das armaduras (pilares)100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Z1

PH1

Z2

PH2

Z3

PH3

recobrim ento (m ) m

30

(Oz, 2002c)


ENSAIOS ELECTROQUMICOS

31

ndice


Ensaios electroqumicos Resistncia de polarizao

AVALIAO DA TAXA DE CORROSO (RESISTNCIA DE POLARIZAO) > ObjectivosQuantificar a taxa de corroso das armaduras de elementos de beto armado.

> EquipamentoConstitudo por uma unidade central que controla o sistema, o sensor A, para a medio da taxa de corroso e medio dos potenciais de meia clula, e o sensor B, para medio da resistividade, temperatura e humidade relativa.

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> Modo de execuo do ensaioMedir superfcie (unidade A) a taxa de corroso Icorr, em A / cm2, o potencial de corroso Ecorr, e a resistncia elctrica do beto. Determinar a resistividade elctrica do beto, e a temperatura e a humidade relativa ambientes (unidade B). As medies so efectuadas colocando os sensores em contacto com a superfcie do elemento em estudo e fazendo uma ligao s armaduras. Os sensores possuem uma almofada esponjosa que humedecida para permitir um bom contacto elctrico com a superfcie.

33



> ResultadosTAXAS DE CORROSO DAS ARMADURAS NO BETO Ensaios realizados em laboratrio permitiram identificar um fronteira convencional entre o ao activo e o passivo: Icorr ~ 0,1 a 0,2 A / cm2.

(Fonte: Oz)

34



> ResultadosRESISTIVIDADE ELCTRICA DO BETO A partir de ensaios em laboratrio foi, tambm, possvel identificar uma fronteira de valores da resistividade do beto entre as regies passivas e activas: Re ~ 200 a 400 k.cm

35

(Fonte: Oz)


Ensaios electroqumicos Resistividade do beto

AVALIAO DO RISCO DE CORROSO (RESISTIVIDADE DO BETO) > ObjectivosEste tipo de ensaios permite identificar reas onde a corroso est presente ou prestes a verificar-se, antes dos seus efeitos se tornarem visveis.

> EquipamentoVer slide seguinte.

36



> Modo de execuo do ensaio1. A presena de corroso das armaduras pode ser detectada atravs da medio dos potenciais elctricos da superfcie do beto, relativamente a um elctrodo de referncia. 2. Os potenciais medidos no do indicaes seguras quanto ao grau de actividade corrosiva, isto , no do indicao quanto ao nvel de corrente que fli entre as regies andicas e catdicas. 3. Tendo em vista estimar os nveis de corrente, torna-se necessrio medir a resistividade do beto nas reas com elevada probabilidade de corroso.(Fonte: Oz)

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> Resultados

Resistividades superiores a 12 kcm esto associadas a taxas de corroso baixas; Resistividades inferiores a 5 kcm esto associadas a taxas de corroso elevadas.

38



> LimitaesDifcil correlao com outras propriedades correntemente em estudo: Sensvel a teor de humidade, teor de sais, temperatura, razo A/C.

39


Ensaios electroqumicos Potenciais elctricos

DETECO DA CORROSO ACTIVA EM ARMADURAS (POTENCIAIS ELCTRICOS) > ObjectivosA presena de corroso das armaduras pode ser detectada atravs da medio dos potenciais elctricos da superfcie do beto, relativamente a um elctrodo de referncia.

> EquipamentoVer slide seguinte.

40




41

(Fonte: Oz)



> A metodologia seguida a descrita na norma ASTM C876-80, e consiste em linhas gerais, no seguinte:a) Escolhe-se uma rea em funo do estado aparente do beto, e definem-se zonas de leitura da rea a estudar, aumentando o nmero de leituras na medida em que o beto aparente estar mais degradado.

b) Procede-se limpeza, com uma escova de ao, de um varo da armadura, previamente localizada com o detector de armaduras.

42



> A metodologia seguida a descrita na norma ASTM C876-80, e consiste em linhas gerais, no seguinte:c) Fixa-se o elctrodo secundrio atravs do alicate de aperto ao varo da armadura, e liga-se o elctrodo ao voltmetro atravs do cabo fornecido.

d) Procede-se molhagem das superfcies em que se vo efectuar leituras, de modo a humedecer em profundidade o beto a estudar.

43



> A metodologia seguida a descrita na norma ASTM C876-80, e consiste em linhas gerais, no seguinte:e) Coloca-se o elctrodo primrio sucessivamente em cada ponto de leitura, medindo-se, no voltmetro do equipamento, o potencial elctrico.

Durante a realizao de todas as medies o operador deve assegurar-se que a esponja do topo do elctrodo primrio se encontra devidamente humedecida.

44



> Resultados

45

(Fonte: Oz)



> Limitaes

no indica a velocidade de corroso necessria a ligao armadura resultados requerem experincia a interpretar influenciado pelo teor de humidade, teor de sais, temperatura, razo A/C influncia de camada protectora ou decorativas

46


Ensaios electroqumicos Cloretos in-situ

DETECO DO TEOR DE CLORETOS insitu > ObjectivosDeterminar o teor total, ou, mais precisamente, o teor solvel em cido, de cloretos existentes no beto.

> EquipamentoMala com pequena balana, electrodo e reagentes.

47



> Metodologia do ensaio

48(Fonte: Oz)



> ResultadosPerfil de cloretos em profundidade.

49

(Gomes, 2005)



> Resultados

(Oz, 2002c)

50



> ResultadosGrfico 8 - estimativa do teor de cloretos na massa de cimento2.00 1 .80

(% na massa de cimen

1 .60 1 .40 1 .20 1 .00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00

Zona 1 % C crt. l arm adura

Grfico 8 - estimativa do teor de cloretos na massa de cimento0 1 2 3 4 52.00

(profundidade cm)

(% na massa de cimen

1 .80 1 .60 1 .40 1 .20 1 .00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00

(Oz, 2002c)

Zona 1 % C crt. l arm adura

0

1

2

3

4

5

51

(profundidade cm)


Ensaios electroqumicos Humidade superficial

AVALIAO EXPEDITA DA HUMIDADE SUPERFICIAL EM BETO > ObjectivosAvaliao expedita da humidade superficial em superfcies de beto para traado de perfis de humidade.

> EquipamentoHumidmetro.

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Ensaios electroqumicos Humidade superficial


> 20

> 40 > 70Perfil de humidade em parede

53

(Fonte: Oz)


ENSAIOS MECNICOS

54

ndice


Ensaios mecnicos Pull-off

ENSAIO DE ADERNCIA POR TRACO (pull-off) > ObjectivosA verificao da garantia da boa aderncia na ligao dos materiais novos e velhos constitui uma dos principais aspectos para o sucesso dos trabalhos de reparao e/ou reforo das estruturas de beto armado.

> EquipamentoCaroteadora porttil, coroa diamantada, cola epxi e aparelho de arrancamento.

55




(Fonte: Oz)

56

(Barros, 2005)



> Resultados T = F/rea correlacionar o resistncia traco com a resistncia compresso

57


Ensaios mecnicos Compresso uniaxial

ENSAIO DE COMPRESSO UNIAXIAL SOBRE CAROTES DE BETO > ObjectivosAvaliar a resistncia compresso uniaxial de carotes de beto armado extradas estrutura.

> EquipamentoCaroteadora, mquina de corte de beto, mquina para rectificao dos topos e prensa de ensaio.

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> Metodologia do ensaioA converso dos valores das tenses de rotura feita segundo a publicao da Concrete Society, tendo em vista a obteno da resistncia real em obra do beto, e da resistncia de referncia do beto. Esta publicao considera vrios factores que tm em conta: > > > > a direco da carotagem; a relao altura/dimetro do provete; a presena de armaduras; a relao entre a resistncia in-situ e em cubos.

59




(Fonte: Oz)

60



> Resultados

61

(Fonte: Oz)


Ensaios mecnicos Escloromtricos

ENSAIO ESCLOROMTRICOS > ObjectivosAvaliar a resistncia superficial de estruturas de beto armado (at 5cm de profundidade). Comparao qualitativa da resistncia compresso de diferentes partes da mesma estrutura.

> EquipamentoEsclermetro do tipo Schmidt.

62




63




64




65

(Fonte: Oz)



> Resultados

Zona

Resultados (MPa) 25.4 30.3 27.5

bacos de correlao

Z1 Z2 Z3

66


Ensaios mecnicos Carga de curta durao

ENSAIOS DE CARGA ESTTICOS > ObjectivosAvaliar as deformaes para um determinado valor do carregamento.

> EquipamentoSistema de carga e sistema de leitura (alongmetros, deflectmetros, inclinmetros,etc.).

67



> Metodologia do ensaioO ensaio de carga consiste, basicamente, em aplicar uma carga estrutura em estudo e acompanhar as respectivas deformaes (deslocamentos ou rotaes), a abertura de fissuras existentes ou a formao de novas fissuras durante a carga. Nas lajes e nas vigas, consiste, essencialmente, em aplicar uma carga uniformemente distribuda.

68



> Metodologia do ensaioRealizar um plano de observaes com a seguinte informao:

Definio geomtrica da obra a ensaiar;

Propriedades mecnicas dos materiais estruturais;

Definio das cargas a utilizar nos ensaios;

69



> Metodologia do ensaioRealizar um plano de observaes com a seguinte informao (cont.):

Definio das grandezas a medir e localizao dos pontos de medio - aparelhos a utilizar nos ensaios; Estimativa dos valores das grandezas a medir para montagem adequada dos aparelhos e anlise dos resultados; Procedimento geral da realizao dos ensaios, pormenores de certas montagens, precaues de segurana (eventual escoramento), interrupes da utilizao da estrutura, etc..

70



> Metodologia do ensaioSistema de carga

Delectmetros

71

(Fonte: Oz)



> Resultados

72

(Fonte: Oz)




(Fonte: TR&DB)

73




Veculo tipo

74



> Metodologia do ensaioMomentos Positivos PP Msd=4583.2kN.m Ensaio de carga Msd=1600.0kN.m Momento total Msd=6183.2kN.m (67%Mrd) Momentos negativos Ensaio de carga Msd=1889.7kN.m (70%Mrd) Diagrama de momentos no viaduto

75


ENSAIOS QUMICOS

76

ndice


Ensaios qumicos Profundidade de carbonatao

DETERMINAO DA PROFUNDIDADE DE CARBONATAO EM BETO ARMADO > ObjectivosAvaliar a profundidade de carbonatao para aferir de forma expedita o risco de corroso de armaduras.

> EquipamentoIndicador de fenolfetalena.

77




Cor carmim: Indicador de Fenolftalena

78

(Coutinho, 1998)



> Metodologia do ensaio e resultadosEspecificao E391 - LNEC

79

(Fonte: Oz)



> Resultados

80

(Oz, 2002c)



> ResultadosGrfico 5 - Frequncia acumulada dos valores de recobrimento das armaduras (pilares)100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Z1

PH1

Z2

PH2

Z3

PH3

recobrimento (mm)

81

(Oz, 2002c)


MTODOS SENSORIAIS

82

ndice


Ensaios sensorias Videoscopia

VIDEOSCOPIA > ObjectivosObservao do interior de pontos inacessveis, p.e. condutas, tubos de queda e cavidades.

> EquipamentoVideoscpio e equipamento acessrio.

83




(Fonte: BAM)

84

(Fonte: BAM)




(Oz, 2002c)

85

Segurana no trabalho

(Oz, 2002c)


Endoscopia

OBSERVAES ENDOSCPICAS > ObjectivosObservao do interior de descontinuidades em estruturas de alvenaria.

> EquipamentoBoroscpio/endoscpio.

86


Endoscopia

> Metodologia de ensaio

(Fonte:OlympusIndustrial)

(Fonte: Oz)

87


MONITORIZAO

88

ndice


Monitorizao Monitorizao de fendas - simples

MONITORIZAO DA ABERTURA DE FENDAS (fissurmetros simples) > ObjectivosMonitorar movimentos no previstos atravs da medio da variao da abertura de fissuras e fendas.

> EquipamentoFissurmetros simples.

89


Monitorizao Monitorizao de fendas - simples


90(Fonte: Oz)


Monitorizao Monitorizao de fissuras - preciso

MONITORIZAO DA ABERTURA DE FISSURAS (preciso ) > ObjectivosMonitorar pequenos movimentos no previstos atravs da medio da variao da abertura de fissuras.

> EquipamentoFissurmetros de corda vibrantes, elctricos, entre outros.

91



> Metodologia do ensaio(Fonte: Oz)

Fissurmetro de corda-vibrante

Alongmetro mecnico

92

Fissurmetro de corda-vibrante



> ResultadosVariao da abertura de fissura do topo da parede Sul do tanque de homogenizao (FISS. 2243) e da temperatura da superfcie(C) 35 13 (10-2 mm)

30 11 25 9 20 Temp. superficial Abertura

1517 :42 18 :41 11 :52 12 :54 13 :36 14 :40 15 :38 16 :40 19 :42 20 :38 21 :40 22 :33 23 :35 11 :35 8:35 9:40 10 :38 2:34 3:34 4:35 5:32 0:34 1:35 6:32 7:33

7

horas

93

(Oz, 2002a)


Monitorizao Monitorizao tradicional

MONITORIZAO TRADICIONAL DE ESTRUTURAS > ObjectivosMonitorar movimentos no previstos atravs da medio de deslocamentos tridimensionais de forma tradicional (topogrfica).

> EquipamentoEstao total e alvos topogrficos colocados em pontos estratgicos da estrutura.

94


Monitorizao Monitorizao tradicional

> ResultadosMonitorizao de um edifciocm 14 12 10 8 6 4 2 0 1 2 3 4X

z

x y

5Y

6z

7

8

9 dias

95


Monitorizao Monitorizao automtica

MONITORIZAO AUTOMTICA DE ESTRUTURAS > ObjectivosMonitorar movimentos no previstos atravs da medio de deslocamentos tridimensionais de forma automtica.

> EquipamentoEstao total automatizada e alvos topogrficos colocados em pontos estratgicos da estrutura.

96




(Fonte, BAM)

97




Estaes de referncia Pontos de controlo Traado GPS

98

(EM, 2002)




99(Sousa, 2005)


Monitorizao Corroso

MONITORIZAO DA CORROSOEM ESTRUTURAS DE BETO ARAMADO > ObjectivosMonitorar a evoluo do risco de corroso ao longo da espessura de um elemento estrutural. Avaliar a qualidade de estruturas recentes e de intervenes de reabilitao.

> EquipamentoSensores, cabos e dataloger.

100


Monitorizao Corroso


Sensor de temperatura P100

101(Fonte: Anode-Ladder-System)


Monitorizao Corroso


(Fonte: Raupach)

102


Ensaios laboratoriais

103

ndice


Ensaios laboratoriais Anlise petrogrfica

ANLISE PETROGRFICA

> ObjectivosA anlise petrogrfica permite responder, entre outras, a questes como: > que tipos de componentes foram utilizado no fabrico, e em que propores; > qualidade dos mtodos de trabalho empregues: mistura, compactao, cura, etc.; > reaces secundrias ao nvel da micro-estrutura.

> EquipamentoEquipamento para extraco das amostras (coroa diamantada); Equipamento para a feitura das lminas delgadas; Microscpio para anlise das lminas.

104



> ResultadosOs resultados da anlise so apresentados no relatrio indicando:

a extenso da heterogeneidade na pasta de cimento devido a composio e mistura inadequadas; se a brita e a areia esto bem distribudas na massa de cimento; a extenso da exsudao em torno dos agregados; a extenso da fissurao mais importante; a extenso de fissuras na pasta;

Referncia normativa: Especificao LNEC E388-1993

105



> ResultadosOs resultados da anlise so apresentados no relatrio indicando (cont.):

a extenso de fissuras ou defeitos provenientes de m adeso; a extenso da acumulao de vazios; discrepncias entre a composio utilizada e a composio prevista; se foram detectados erros na colocao e acabamento do beto.

Referncia normativa: Especificao LNEC E388-1993

106



> Resultados obtidos

Superfcie dum beto. Carbonatao superfcie e ao longo duma fissura perpendicular superfcie. A fissura provocada por uma secagem demasiado rpida. Lado inferior da foto: 3,7 mm. Luz polarizada cruzada

107

Micro-fissuras na pasta de cimento, ao longo dos agregados. O beto apresenta uma relao gua/cimento baixa. Lado inferior da foto: 1,5 mm. Luz fluorescente.



> Metodologia de ensaio(Esquema da preparao duma lmina delgada)

(Corte da carote em quatro partes, para realizao da macro anlise, micro anlise e anlise de vazios)

108

(Fonte: Oz)


BIBLIOGRAFIA

> > > > >

Fichas tcnicas Oz. Relatrio Oz n. 420. Lisboa, 2002a. Relatrio Oz n. 433. Lisboa, 2002b. Relatrio Oz n. 444. Lisboa, 2002c. Coutinho, Joana Sousa. Durabilidade de estruturas de beto armado. Tese de disserteo para a obteno do grau de Doutor. FEUP, 1998. Disponvel em http://paginas.fe.up.pt/~jcouti/ EM 1110-2-1009. Appendix C. Applications: Monitoring Schemes for Concrete Dams. Junho, 2002. Barros, Joaquim. FIBER REINFORCED POLYMER (FRP) MATERIALS FOR THE STRUCTURAL STRENGTHENING. PDF de apoio ao Mestrado de Estruturas. Universidade do Minho, 2005. BAM. Safety and reliability in chemical and material tecnologies. Disponvel em: http://www.bam.de

> >

>

109


BIBLIOGRAFIA

> > > >

OlympusIndustrial. Fiberscopes. Disponvel em: www.olympusindustrial.com TR&DB. Bridge Load Testing. 2005. Disponvel em: http://www.dot.state.ny.us/tech_serv/trdb/files/greenecountytest.pdf Raupach M.; Schiel, P. Macrocell sensor systems for monitoring of the corrosion risk of the reinforcement in concrete structures. Sousa, Lus. Apoio s aulas do Mestrado de Estruturas (PowerPoint). Universidade do Minho, 2005.

110

conservação e reabilitação da construção

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