44ª RAPv – REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO
E
18º ENACOR – ENCONTRO NACIONAL DE CONSERVAÇÃO RODOVIÁRIA
ISSN 1807-5568 RAPv
Foz do Iguaçu, PR – de 18 a 21 de Agosto de 2015
OBTENÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DO CONCRETO DE
VIADUTOS LOCALIZADOS NA REGIÃO DE CURITIBA POR MÉTODOS
DE ENSAIOS NÃO DESTRUTÍVEIS: ESCLEROMETRIA E ULTRASSOM
DIEGO JESUS SOUZA; EDUARDO MUÑOZ DE LA TORRE; FLÁVIA KOSLOSKI; LAURA
SILVESTRO; LUCAS BUDEL PAES LEME; MARCELO HENRIQUE FARIAS MEDEIROS
RESUMO
A resistência do concreto é a propriedade mais valorizada por projetistas e engenheiros de controle de qualidade. Além
disso, inúmeras características do concreto, como módulo de elasticidade, estanqueidade, resistência a intempéries, entre
outras, estão ligadas à resistência e, por isso, podem ser deduzidas a partir de dados da mesma. Deste modo, torna-se
necessário realizar um acompanhamento dessa propriedade ao longo da vida útil da estrutura. Neste amplo aspecto, em
estruturas de concreto, a extração de testemunhos muitas vezes torna-se inviável, pois demanda tempo, reparo localizado,
e, um maior orçamento. Com isso, procura-se aplicar métodos mais rápidos e práticos que não alterem a estrutura, como
os ensaios não destrutivos de esclerometria e ultrassom, regidos pela ABNT NBR 7548:2012 e ABNT NBR 8802:2013
respectivamente. O presente trabalho teve como objetivo verificar a compatibilidade entre os valores de resistência obtidos
no ensaio de esclerometria e os auferidos pela correlação com o módulo de elasticidade encontrado pelo ensaio de
ultrassom. Por fim, os resultados foram comparados aos obtidos pelo ensaio direto de compressão axial segundo ABNT
NBR 5739:2007. Posteriormente aplicaram-se tais procedimentos em 3 pontes da região metropolitana de Curitiba, nas
quais não era possível a extração de testemunhos. Os resultados mostraram uma correlação confiável entre os dois
métodos não destrutivos e o ensaio de compressão axial de laboratório, tornando possível a obtenção de dados seguros de
resistência mecânica para inspeções de pontes, viadutos e estruturas de concreto, onde é pouco viável a extração de
testemunhos.
PALAVRAS-CHAVE
Ensaios não destrutíveis; Resistência à compressão; Esclerometria; Ultrassom.
ABSTRACT
The strength of concrete is the most valued property by quality control engineers. In addition, numerous specific
characteristics such as modulus of elasticity, sealing, weather resistance, among others, are linked to resistance and,
therefore, can be derived from the same information. In this manner, it becomes necessary to monitor this property over
the useful life of the structure. Thus, in concrete structures, specimens extraction often becomes impossible, due to its
time consumption, located repair and a bigger budget. By these means, we seek to implement a faster and more practical
method, which do not alter the structure, such as non-destructive testing of sclerometry and ultrasound governed by ABNT
NBR 7548: 2012 and ABNT NBR 8802: 2013, respectively. This study aimed to verify the compatibility between the
resistance values obtained from the test of sclerometry and the elastic modulus by the correlation found by the ultrasound
test. Finally, the results were compared to those obtained by the axial compression tests as specified by ABNT NBR 5739:
2007. Subsequently, these methods were applied in three bridges on the metropolitan region of Curitiba, in which was not
possible to extract specimens. The results showed a reliable correlation between the two non-destructive methods and the
axial compression lab test, making possible to obtain solid mechanical strength data for bridge and concrete structures,
where extraction of specimens is impractical.
KEY WORDS
Non-destructible Methods; Compressive Strength; sclerometry; Ultrasound.
INTRODUÇÃO
Um parâmetro determinante para o dimensionamento de elementos estruturais, que influencia
diversas características sobre a qualidade do concreto, é a resistência à compressão axial. Desta forma,
justifica-se a importância da verificação desta propriedade em pontes e viadutos, visto que alterações
significativas ou desconformidades com o projeto podem comprometer a funcionalidade e até impedir
o tráfego nestas OAE´s.
Segundo Pereira e Medeiros (2012), no Brasil, as ferramentas regulamentadas pela ABNT para a
determinação da resistência à compressão, são a extração de testemunho, a esclerometria e o
ultrassom, sendo a primeira mais utilizada. Entretanto, a utilização de métodos não destrutivos para
a estimativa da resistência à compressão de concretos tem se mostrado uma boa alternativa à extração
de amostras para ensaios de compressão axial, visto que este último procedimento segundo Machado
et al (2009) é mais oneroso e danifica a estrutura demandando reparo. Palacios (2012) ainda cita como
atrativos dos métodos não destrutivos: rapidez na execução, disponibilidade imediata dos resultados
e poucas restrições em relação aos locais que os ensaios podem ser executados.
Em contrapartida, estes ensaios possuem bastante interferência e variabilidade, visto que a obtenção
de resultados confiáveis depende da qualificação do realizador e da utilização de curvas de correlação
adequadas (Machado et al - 2009). O objetivo deste estudo é verificar a validade dos resultados de
ensaios de esclerometria e ultrassom utilizando como referência o valor obtido no ensaio de
compressão axial, demonstrando assim, que mesmo existindo diversos fatores intervenientes nos
ensaios não destrutivos, estes podem ser utilizados para uma estimativa da resistência do concreto.
Isto posto, moldaram-se 4 blocos de concreto em laboratório, que posteriormente foram ensaiados
através da esclerometria, ultrassom e compressão axial, e a comparação dos resultados verificou a
validade dos ensaios não destrutivos. Para a fase seguinte, que foi o estudo das OAEs da região de
Curitiba, admitiu-se que apenas os ensaios não destrutivos seriam utilizados na inspeção devido à
dificuldade de extração de testemunhos em pontes e viadutos e pela comprovação da eficácia destes
testes, verificada anteriormente em laboratório.
MATERIAIS E MÉTODOS
Este programa experimental envolve, de modo geral, três ensaios como base para discussão dos
resultados, que são os de avaliação da dureza superficial pelo esclerômetro de reflexão, determinação
da velocidade de propagação de onda ultrassônica e análise da resistência à compressão axial a partir
da extração de testemunhos. Deste modo, tornaram-se possíveis os tratamentos estatísticos dos dados,
os quais foram analisados por meio da análise de variância ANOVA. Com isto, foi possível identificar
a significância das variáveis experimentais testadas, ou seja, a determinação da resistência à
compressão a partir da utilização de ensaios não destrutivos, em campo.
Materiais
Para o início deste estudo, os testes de calibração de equipamentos e de base para análise em campo
foram realizados em laboratório com a utilização de quatro blocos cúbicos de concreto, tendo em
vista o controle tecnológico quanto à elaboração dos mesmos, o que influi diretamente no ruído
estatístico da pesquisa. Tais blocos são produções excedentes de outros trabalhos da universidade e,
portanto, estavam ociosos. Visando evitar o desperdício de materiais e, como as propriedades dos
blocos eram conhecidas, optou-se pelo uso dos mesmos. Os quatro elementos são idênticos e possuem
as seguintes características:
 Dimensão de 25 cm nas três direções (arestas);
 Ausência de armaduras e outros materiais diferentes do próprio concreto;
 Adição de cinza volante, no teor de 10% em relação à massa de cimento.
Vale ressaltar que os blocos possuíam 96 dias de idade, garantindo assim a resistência desejada,
inicialmente projetada. Também, não apresentavam qualquer dano superficial, como fissuras, e suas
faces estavam planas e com um pequeno grau de irregularidades, na superfície superior proveniente
da fôrma nos quais foram moldados. Estas últimas características geram um resultado mais
homogêneo e mais próximo da realidade.
Métodos Utilizados
Determinação da velocidade de propagação de onda ultrassônica
O ensaio de ultrassom consiste em utilizar a reflexão ou reverberação de ondas ultrassônicas para
realização de inspeções em materiais de construção empregados numa determinada obra. É uma
ferramenta importante para o auxílio na garantia de qualidade e segurança de peças e elementos
estruturais.
A determinação da velocidade de propagação de ondas ultrassônicas foi realizada inicialmente para
evitar que os resultados pudessem ter algum tipo de alteração devido à aplicação de cargas pontuais
dos ensaios de avaliação da dureza superficial pelo esclerômetro de reflexão.
O procedimento utilizado foi o preconizado pela ABNT NBR 8.802/2013 com uma repetição de três
leituras por corpo de prova, abrangendo todas as direções (x, y e z) do cubo de concreto. O método
possui elevada sensibilidade para detecção de pequenas trincas e fissuras. Além de indicar o tamanho
dessa possível falha, ele é capaz de apontar a profundidade do dano, o que é um fator importante para
proceder um reparo. Para que sua alta precisão seja efetivada, a aplicação do método exige alguns
cuidados, como a limpeza da superfície (retirando carepas, tintas, pó, graxa e tudo que possa mascarar
ou impedir a penetração do feixe sônico), o treinamento adequado do inspetor para que o registro das
informações seja contínuo e a localização adequada da armadura do elemento estrutural com o auxílio
de um detector de metais.
O aparelho é constituído de dois transdutores que trabalham juntos na medição propriamente dita (um
emissor e o outro receptor) e um minicomputador que analisa os dados e mostra os resultados na tela.
As ondas na frequência ultrassônica percorrem o interior da estrutura tornando possível medir a
velocidade da onda e estimar a densidade e certas descontinuidades ou falhas internas do meio
considerado.
Existem três maneiras de realizar a medição, as quais são definidas pela posição relativa entre os
transdutores, sendo: transmissão direta, semidireta e indireta. Todavia a forma de realização do teste
neste trabalho compreendeu a transmissão direta entre os transdutores, conforme demonstrado a
seguir:
 Transmissão Direta: na qual os equipamentos são colocados em faces opostas do elemento
estrutural (Figura 1). Isso faz com que as ondas sejam recebidas com maior intensidade,
sendo suficiente uma única medição para determinar as propriedades desejadas.
Figura 1. Transmissão Direta
O aparelho utilizado foi o “Ultrasonic Pulse Velocity - Pundit Lab” da empresa suíça Proceq com o
objetivo de calcular a velocidade de propagação. Tendo em vista que os dados de entrada são a
distância entre os transdutores, o aparelho lê a variação temporal entre a emissão e recepção do sinal
e calcula a velocidade da onda, o que facilita a obtenção dos dados.
A partir dos resultados obtidos com as leituras de velocidade de propagação do som, buscou-se definir
o módulo de elasticidade estático do concreto, conforme Eq. 1, este conceito é bastante abordado na
bibliografia nacional, como por exemplo Gonçalves & Bartholomeu, 2000; Bartholomeu, 2001;
Nogueira & Ballarin, 2002, entre outros. Consequentemente, buscou-se obter a resistência à
compressão do material estudado por meio de formulação (Eq. 2 e Eq. 3), conforme preconizado pela
NBR 6118/2014.
(1+𝜈)∙(1−2𝜈)
𝐸𝑐𝑖 = 𝑉 2 ∙ 𝜌 ∙ (
(1−𝜈)
)
(Eq. 1)
Sendo:
Eci
= Módulo de elasticidade, (MPa);

= Coeficiente de Poisson (adotado como 0,2)
V
= Velocidade de propagação do som no concreto, (km/s);

= Densidade do material, (kg/m³).
𝐸𝑐𝑖 = 𝛼𝐸 ∙ 5600 ∙ √𝑓𝑐𝑘 → 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑓𝑐𝑘 𝑑𝑒 20 𝑀𝑃𝑎 𝑎 50 𝑀𝑃𝑎
√𝑓𝑐𝑘
𝐸𝑐𝑖 = 21,5 ∙ 103 ∙ 𝛼𝐸 ∙ (
10
1
3
+ 1,25) → 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑓𝑐𝑘 𝑑𝑒 55 𝑀𝑃𝑎 𝑎 90 𝑀𝑃𝑎
(Eq. 2)
(Eq. 3)
Sendo:
E
= 1,0 (adotado para granito e gnaisse);
fck
= Resistência característica à compressão do concreto, (MPa).
Avaliação da dureza superficial pelo esclerômetro de reflexão
A esclerometria é um ensaio não destrutivo, capaz de estimar a dureza superficial de uma peça
estrutural e também a qualidade do concreto endurecido. O método consiste em um martelo (Martelo
de Schmidt) que, impulsionado por uma mola, se choca com a área de ensaio. Com isso, é feita uma
correlação, em laboratório, da resistência (obtida no ensaio) com a real (obtida em prensas com
testemunhos extraídos).
O procedimento de analise preconizado pela NBR 7584/2012 requer uma superfície limpa, seca,
plana e uniforme. Recomenda-se realizar o teste com dezesseis leituras em cada área, espaçadas com
3 cm entre elas e não devem ser efetuadas duas medições no mesmo ponto. Deseja-se que esta área
seja quadrada, proporcionando menor dispersão dos dados, pois a região analisada é menor. Deve-se
também evitar leituras com distância menor que 5 cm das arestas da estrutura. A Figura 2 ilustra a
região ideal de análise na superfície. Após uma predefinição da área onde será realizado o ensaio,
deve-se encontrar as armaduras do elemento estrutural com o auxílio de um localizador de armaduras,
a fim de que as medições não sejam comprometidas pela interferência da armadura.
Cada equipamento possui uma curva de correlação entre o índice esclerométrico e o valor de
resistência do concreto da estrutura. Mesmo com a norma brasileira não garantindo a completa
confiabilidade desses dados, ainda assim, como vem sendo defendido por vários profissionais, a
grande utilização desses métodos vem tornando as curvas cada vez mais eficientes. Quando possível,
é recomendado à aferição prévia do equipamento em concretos com propriedades semelhantes ao
analisado.
Figura 2. Ensaio de Esclerometria
Vale comentar que os ensaios foram realizados nas faces laterais dos blocos de concreto, evitando as
faces da base e a superior, pois elas podem ter sofrido alterações na superfície durante o manuseio e
confecção do bloco.
A partir dos resultados obtidos com as leituras do aparelho, buscou-se definir a resistência à
compressão do material estudado por meio de formulação (Eq. 4), conforme preconizado pelo
fabricante do equipamento utilizado.
𝑓𝑐𝑘 = 2,77 𝑒 0,048𝑄
(Eq. 4)
Sendo:
fck
= Resistência característica à compressão do concreto, (MPa).
Q
= Índice esclerométrico do aparelho.
Outra maneira de realizar a verificação para encontrar a resistencia do concreto é observar diretamente
a curva formada pela Equação 4. A validade dos dados fica restrita à valores de Q=22 até Q=75 para
o valor do índice do equipamento. Isso corresponde a uma faixa que abrange valores de 8 MPa até
100 MPa. A curva da Eq. 4 encontra-se ilustrada na Figura 3 localizada abaixo.
Figura 3. Curva comparativa do ensaio de Esclerometria
Fonte: Proceq
Extratora de testemunhos e ensaio de compressão axial
A extração de testemunhos foi utilizada, neste estudo, com o objetivo de dar confiabilidade aos valores
de resistência, encontrados nos ensaios não destrutivos, realizando a ruptura dos corpos de prova pelo
ensaio de compressão axial em uma presa hidráulica. O aparelho utilizado foi a extratora DD120 da
empresa Hilti que possui uma coroa diamantada de 13 mm, e realizou o corte nos mesmos blocos
cúbicos de concreto utilizados para realização do teste do ultrassom e da esclerometria.
A extratora exige um local para a retirada dos testemunhos sendo uma região central dos elementos
estruturais e distante das armaduras, pois o corte acidental de barras de aço tem por consequência um
possível comprometimento da segurança da estrutura, além do aumento do desgaste da extratora.
Porém, no presente estudo, os blocos cúbicos de concreto que foram utilizados não possuíam
armadura. Logo, o cuidado que se teve foi realizar o ensaio longe das bordas dos elementos.
Com a escolha do local a ser ensaiado, a fixação deste equipamento foi feita através de um parafuso
(parabolt) diretamente na superfície que será analisada. O processo de corte do concreto gera calor,
com isso o processo foi constantemente resfriado com água, para evitar desgaste excessivo do
aparelho.
Após a identificação das amostras, os corpos de prova foram encaminhados para a realização do
ensaio de compressão axial.
Foi também pré-estabelecido um diâmetro e um comprimento específicos paras os testemunhos,
levando em consideração que, as dimensões acabam influenciando no valor dos resultados. Segundo
a NBR 7680/1983, o primeiro deve ser maior que três vezes a dimensão máxima característica do
agregado graúdo, e sempre que possível, superior a 100 mm. Já o segundo, nunca pode ser maior que
duas vezes o diâmetro. Com base nisso, nossos corpos extraídos apresentavam as seguintes
dimensões, 73 mm de diâmetro e 109,50 mm de comprimento, ou seja, com uma proporção de 1/1,5
de diâmetro/comprimento.
Escolha das Obras de Arte Especiais
Visando a comprovação dos dados dos ensaios em laboratório, buscou-se ir a campo para realizar
ambos os testes de ultrassom e esclerometria e comparar com os resultados anteriores obtidos em
laboratório. Foram, então, escolhidas três Obras de Arte Especiais na região de Curitiba com
diferentes morfologias, idades de uso e funções operacionais. A primeira OAE é um viaduto em um
cruzamento movimentado na região da Cidade Industrial de Curitiba, localizado na BR-277
(coincidente com a BR-376 no local) sobre a rua Eduardo Sprada, conforme Figura 4.
Sentido
Norte
95.
b
95.a
Sentido
Pinhais
São
José
dos
Figura 4. Localização da Obra de Arte Especial 95.a
No entanto, diversos fatores poderiam influenciar na qualidade da medição como a presença de
armaduras, a deformidades da superfície, entre outros. Com isso posto, ambos os testes de
esclerometria e ultrassom foram realizados nos três viadutos com o intuito de um comprovar a
veracidade e eficiência na apresentação dos resultados do outro. Em resumo, os ensaios foram feitos
aos pares para legitimação do valor de resistência obtido.
As demais obras em questão são referentes a dois viadutos, também da rodovia BR-277. Nomeadas
nos arquivos nos projetos de engenharia do DNIT como Viadutos da Estaca 640 e cuja natureza da
transposição é a passagem sobre a Rua Ciro Pereira. De acordo com registros encontrados foram
construídas no ano de 1977, sendo assim possuem 38 anos. Durante suas vidas úteis passaram por
obras de manutenção. Possuem comprimento de 50,0 metros e largura total de 12,5 metros, duas pistas
com sentido único de tráfego, acostamento e barreiras de concreto. Seus sistemas estruturais
característicos são viga caixão de concreto protendido e são moldadas no local.
A classe de agressividade ambiental foi classificada como nível II de acordo com a NBR-6118/2014,
meio urbano. De acordo com memorial de cálculo encontrado, a classe de projeto é a 36, que está em
conformidade com a norma ABNT NB 6/1960, vigente na época do projeto, ou seja, veículo tipo de
projeto foi de 360 kN, a norma atual ABNT NBR 7188/2013 estabeleceria para uma obra com essa
configuração a classe 45, ou seja, veículo tipo de projeto de 450 kN. A seguir são apresentadas
algumas imagens que compõe o registro fotográfico das inspeções. A identificação utilizada pelo
DNIT e também no presente trabalho, para identificar cada um dos viadutos é 83.a e 83.b, de acordo
com a Figura 6.
Cidade Industrial de Curitiba
(C.I.C.)
83.
b
83.a
Região Metropolitana
Curitiba
Figura 5. Imagem de satélite,
com identificação das obras.
de
ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Resultados obtidos em laboratório
Determinação da velocidade de propagação de onda ultrassônica
Como parâmetro importante para determinação do Módulo de Elasticidade, assim como, resistência
à compressão, no que tange as leituras realizadas com o aparelho de ultrassom, se faz necessário
determinar algumas propriedades das amostras ensaiadas, como por exemplo, a densidade do
material. Deste modo, tendo em vista que as dimensões dos blocos de concreto eram de 25 x 25 x 25
cm, como citado anteriormente, a Tabela 1 apresenta a massa mensurada das amostras assim como a
densidade calculada a partir das dimensões descritas.
Tabela 1. Propriedades dos blocos
Amostra
CP1
CP2
CP3
Massa
(kg)
35,71
36,40
36,13
Densidade
(kg/m³)
2285,44
2329,60
2312,32
CP4
36,18
2315,52
Os resultados mostram variação relativamente baixa entre a densidade dos corpos de prova, sendo a
máxima variação de 1,9%, isto pode ser explicado pela presença de vazios no interior do elemento
devido a variantes de adensamento. Vale ressaltar, que os blocos estavam saturados com superfície
seca no momento da medição da massa, o que é relevante, pois exclui a variável da umidade.
A seguir, com a Tabela 2, são apresentadas as médias das leituras obtidas com o ensaio de ultrassom
nos blocos de concreto estudados, assim como, o módulo de elasticidade calculado a partir da equação
Eq. 1, e, como consequência disso, a apresentação da Resistência característica do concreto calculada
a partir das determinações preconizadas pela NBR 6118/2014.
Tabela 2. Resultados do ensaio de ultrassom
Amostra
CP1
CP2
CP3
CP4
Veloc. de
Densidade
Prop. Média
(kg/m³)
(km/s)
2285,44
4,395
2329,60
4,387
2312,32
4,408
2315,52
4,380
Módulo de
Elasticidade
(GPa)
39,73
40,35
40,43
39,98
Fck (MPa)
50,34
51,91
52,12
50,97
Assim como nos resultados de densidade, observa-se uma variação muito baixa nas médias entre
velocidades de propagação do som, Módulo de Elasticidade e Resistência Característica das amostras
ensaiadas, o que reforça a qualidade e a homogeneidade entre os blocos de concreto.
Isto é de grande valia, pois, o objetivo destes ensaios em laboratório era a calibração dos
equipamentos, aumentando sua confiabilidade quando utilizados em elementos pouco conhecidos,
como os de campo.
Avaliação da dureza superficial pelo esclerômetro de reflexão
O ensaio de esclerometria tem como principal função a avaliação da dureza superficial do concreto,
todavia, correlações podem ser utilizadas para obtenção da Resistência Característica aproximada do
elemento estudado. Assim sendo, a Tabela 3 apresenta a média dos índices esclerométricos (Q)
obtidos a partir das leituras realizadas nos blocos de concreto, e consequentemente, os resultados de
fck calculados conforme método proposto pelo fabricante do aparelho utilizado.
Tabela 3. Média do índice esclerométrico e fck calculado
Amostra
CP1
CP2
CP3
CP4
Média do índice
Esclerométrico
62,5
63,5
63,1
60,3
fck (MPa)
55,63
58,37
57,26
50,06
Observa-se com os resultados uma variação ligeiramente maior do que as obtidas com os ensaios de
ultrassom, por exemplo. E isto pode ser explicado pelo fato de que este experimento é mais sensível
na sua execução, por se tratar de leituras realizadas superficialmente, podendo estar sujeitas a
microfissuras nas faces dos elementos devido, por exemplo, a manipulação dos blocos, entre outros.
Outro fator relevante, é que a esclerometria é sensível também a carbonatação dos blocos, esta, que
colmata os poros do concreto, tornando-o mais resiste superficialmente. E, tendo em vista que os
corpos de prova estudados são produções excedentes de outros trabalhos da universidade, e que,
estavam expostos ao ambiente, torna esta, uma explicação válida para a variação dos resultados.
Resultados de compressão axial
Após realizada a extração de testemunhos dos blocos de concreto, os mesmos seguiram para
realização de ensaios de compressão axial, os resultados obtidos são apresentados na Tabela 4.
Tabela 4. Resultados do ensaio de compressão axial
Registro da
amostra
Corpo de
Prova
Diâmetro
(mm)
Altura
(mm)
1.0591.15
1.059215
1.0593.15
1.0594.15
1.0595.15
1.0596.15
1.0597.15
1.0598.15
1I
1 II
2I
2 II
3I
3 II
4I
4 II
73,9
73,9
74,2
73,9
73,9
72,9
73,6
73,8
128,6
126,3
128,9
129,5
116,6
135,6
122,7
130,2
Força
Máxima
(N)
204,420
209,308
193,134
207,584
206,625
186,807
207,033
208,502
Fator de
Correção
fck
(MPa)
0,98
0,98
0,98
0,98
0,97
0,99
0,98
0,99
46,7
47,8
43,8
47,4
46,7
44,3
47,7
48,3
Na execução do ensaio foi utilizada máquina com faixa nominal classe 1, segundo a NBR ISSO 7500
– 1/2004. A preparação das bases/topos dos corpos-de-prova foi realizada com pasta de enxofre.
Observa-se com os resultados uma variação ainda maior dos resultados, isto, de modo geral, já era
previsto, pois a extração de testemunhos acabam por incluírem mais ruídos nos resultados, ou seja, o
simples corte com a broca já acarreta em pequenos danos no concreto, afinal, trata-se de um ensaio
destrutivo.
Comparação entre resultados
Como fator de grande relevância do presente trabalho, a comparação entre resultados se faz necessária
para obtenção de dados que possam predizer as características mecânicas das estruturas pela utilização
de ensaios não destrutivos, o que facilita a inspeção das Obras de Arte Especiais.
Assim sendo, a Figura 6 mostra a comparação entre os resultados obtidos em laboratório dos três
experimentos estudados.
Comparação de resultados
Resistência em MPa
70
60
50
Eclerometria
40
Ultrassom
30
Compressão Axial
20
10
0
CP 1
CP 2
CP 3
CP 4
Blocos
Figura 6. Gráfico de comparação entre resultados de Esclerometria, Ultrassom e Compressão Axial.
Os resultados mostram que há, relativamente, uma pequena variação entre os resultados obtidos, claro
que os três ensaios possuem suas próprias características inerentes ao conceito físico aplicado a cada
um deles.
A esclerometria apresentou o maior resultado de resistência dentre os demais e isto pode ser explicado
por variáveis intrínsecas à superfície do concreto, como comentado anteriormente, mas também pelo
modelo de cálculo para obtenção do fck utilizado. Segundo a NBR 7586/2014, deve ser adotado um
desvio-padrão máximo de 3 índice esclerométrico para o ensaio, o que, aplicando na equação para
determinação da resistência, significa uma possível variação de 3,2 MPa tanto para mais, como para
menos. Por isso deve-se ater a este valor de desvio-padrão, pois uma pequena variação na média
esclerométrica significa uma maior variância na resistência característica devido ao fato da equação
ser exponencial.
Os resultados de fck referentes ao ensaio de ultrassom, por sua vez, apresentou o menor desvio-padrão
dentre os experimentos, de aproximadamente 1,3 MPa, isto pode ser explicado por este ser o
experimento, de modo geral, que avalia o bloco de forma mais ampla, devido a propagação ao longo
de todo o corpo.
Já os resultados de compressão axial apresentaram os menores valores de resistência característica,
isto porque o processo como um todo, de extração, corte, retificação, trazem pequenas alterações
microestruturais no concreto devido a aplicação de energia para realização das mesmas.
Resultados obtidos nas Obras de Arte Especiais
Assim como nos ensaios laboratoriais, foram realizados os ensaios de ultrassom e esclerometria em
pilares de três viadutos da Região Metropolitana de Curitiba, para obtenção da resistência
característica dos elementos no momento da inspeção. O intuito destes experimentos foi o de servir
como parâmetro para futuras inspeções de pontes e viadutos do país, com a utilização dos ensaios não
destrutivos, o que, diminui o custo e a dificuldade da inspeção.
Assim sendo, a Tabela 5 mostra os resultados de esclerometria obtidos nas inspeções de três Obras
de Arte Especiais.
Tabela 5. Resultados de Esclerometria nas inspeções das Obras de Arte Especiais.
Amostra
P1 95.a
P4 95.a
P2 83.a
P3 83.a
P2 83.b
P3 83.b
Média do
fck
índice
(MPa)
Esclerométrico
65,77
65,10
65,53
67,50
67,64
71,20
66,98
69,00
68,16
73,00
68,86
75,50
Observa-se com os resultados que há uma pequena variação entre pilares para uma mesma obra, ou
seja, mostra uma homogeneidade do concreto entre os pilares, o que, de modo geral, era esperado.
Vale ressaltar que o viaduto 83.b, dentre os estudados, é o com menor idade, de aproximadamente 25
anos, enquanto que os demais variam na faixa dos 40 anos.
Os pilares estudados, inicialmente, não apresentavam nenhuma manifestação patológica, como
fissuras, desplacamento, manchamento, entre outros, os poucos danos que apresentavam eram
superficiais, como por exemplo, descascamento da pintura (Figura 7).
Figura 7. Região estudada do Pilar P2 do viaduto 83.a.
Já a Tabela 6 mostra os resultados de ultrassom obtidos nas inspeções de três Obras de Arte Especiais
estudadas.
Tabela 6. Resultados obtidos com o ensaio de Ultrassom nas Obras de Arte Especiais.
Amostra
P1 95.a
P4 95.a
P2 83.a
P3 83.a
P2 83.b
P3 83.b
Veloc. de
Densidade
Prop. Média
(kg/m³)
(km/s)
2500,00
3,979
2500,00
4,236
2500,00
4,396
2500,00
4,456
2500,00
4,378
2500,00
4,696
Módulo de
Elasticidade
(GPa)
35,62
40,37
43,48
44,68
43,13
43,48
Fck
(MPa)
40,47
51,98
60,29
63,65
59,31
78,51
Inicialmente, antes da discussão dos resultados de ultrassom, cabe comentar que não foi possível
calcular a densidade dos pilares estudados, assim sendo, foi utilizado para todos os elementos uma
densidade de 2500 kg/m³, valor este recomendado pela NBR 6118/2014 e, ao mesmo tempo, é o mais
comumente utilizados nos projetos estruturais.
Com isso, observa-se com os resultados uma grande variabilidade dos mesmos, contrário aos
resultados obtidos em laboratório, isto porque, em campo, as variáveis influentes são
consideravelmente maiores.
Foram ensaiados, no viaduto 95.a os pilares P1 e P4, e, os mesmos apresentaram uma diferença de
aproximadamente 11 MPa de resistência obtida e uma grande diferença quanto aos resultados obtidos
com o esclerômetro. Todavia, neste último, esta grande variabilidade pode ser explicada por uma
possível frente de carbonatação presente nos pilares tendo em vista a idade dos mesmos, o que, de
modo geral, aumenta a resistência superficial do mesmo. Outra explicação para o baixo resultado
obtido no pilar P1, em comparação aos demais, é que o mesmo, poderia conter em seu interior um
número maior de vazios e até mesmo, segregação, o que influi nas leituras de velocidade de
propagação do som, sendo estes, mais lentos no ar do que em sólidos.
Os resultados obtidos nos pilares do viaduto 83.a apresentam baixa variabilidade, e uma boa
proximidade entre os valores de resistência tanto pelo método do ultrassom como no de esclerometria,
o que pode reforçar que o concreto estudado possui boa homogeneidade.
Enquanto os resultados obtidos nos pilares do viaduto 83.b apresentam uma grande variabilidade.
Cabe comentar que o pilar P3 apresentava manchas que indicam regiões sujeitas ao fogo localizado,
o que gerou fissuras mapeadas, conforme Figura 8.
Figura 8. Região do Pilar P3 do viaduto 83.b sujeita à ação do fogo.
Como as leituras foram realizadas a uma altura de 1,5 m, onde aparentemente não houve contato
direto com o fogo, pode-se interpretar, por exemplo, que devido a fumaça das chamas pode ter
formada uma maior frente de carbonatação nas regiões superiores, deste modo, interferindo nos
resultados. Cabe comentar também, que este pilar, diferentemente do P2 apresentava nas regiões
próximas às leituras uma grande quantidade de armadura, estas que foram detectadas com
localizadores magnéticos. E isto, pode ter causado este valor mais elevado da velocidade de
propagação do som.
De modo geral, é interessante ser analisado que para um resultado comparável com os de laboratório,
seria importante chegar ao ponto de concreto saturado com superfície seca, porem isto não foi
possível, pois todos os pilares estudados possuíam diâmetro de aproximadamente 90 cm, com
pequenas variações devido à execução. Com isso, era difícil saber, exatamente, qual era o grau de
umidade no interior dos elementos, o que acrescenta mais uma variável na obtenção dos resultados.
CONCLUSÃO
Este trabalho teve como objetivo a comprovação da validade dos resultados dos ensaios não
destrutivos, esclerometria e ultrassom, como alternativa à ensaios como o de compressão axial, que
altera os elementos estudados. A finalidade é facilitar e melhorar as inspeções (atualmente só visuais)
em Obras de Arte Especiais, fornecendo dados mais concisos e práticos com relação a qualidade dos
elementos das pontes e viadutos, utilizando para tal, ensaios confiáveis e de fácil execução. Esta
evolução no que diz respeito as inspeções pode facilitar previsões de vida útil e a eventual necessidade
de intervenção nas estruturas.
Durante o estudo, foram avaliados em laboratório a compatibilidade entre os valores obtidos
pelos dois ensaios não destrutivos, e, após esta comprovação, os resultados do ensaio triaxial foram
utilizados como referência, comparados aos provenientes da esclerometria e do ensaio de ultrassom,
provando a correspondência destes com o valor característico de resistência do concreto. O estudo
teve então como foco a aplicação dos testes em campo, sendo realizadas inspeções visuais
concomitantemente com os ensaios não destrutivos, por este artigo estudados, em três viadutos
situados na região de Curitiba. Os resultados tiveram maior variabilidade quando comparados aos
obtidos em laboratório, porém isto já era esperado, visto que as variáveis em campo são maiores.
Mesmo com resultados mais heterogêneos pôde-se constatar a aplicabilidade dos ensaios junto das
inspeções de rotina. Ainda que exijam mais tempo e qualificação do profissional responsável pelas
vistorias, os dados obtidos são mais completos e trazem aos órgãos responsáveis pela administração
e conservação dessas grandes obras de infraestrutura, uma previsão mais confiável da necessidade de
intervenção.
A grande importância das pontes e viadutos no sistema viário e sua consequente influência
na mobilidade, justifica a necessidade de melhorias no sistema de conservação destas, neste caso
especificamente, das inspeções rotineiras. Este trabalho apresentou resultados satisfatórios e que
sustentam a ideia da viabilidade de implantação de ensaios mais completos nos sistemas de vistorias,
visto que os resultados compensam a maior complexidade de realização.
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