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.
email: [email protected]
(2) Graduando no Curso Superior de Tecnologia em Controle de Obras, Instituto Federal de
Educação, Ciência e Tecnologia de Mato Grosso – Campus Cuiabá
email: [email protected]
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.
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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
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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 2009.
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.
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LOTE
1
2
3
4
5
6
7
8
CONCRETEIRA
28,85
23,59
26,05
25,61
24,33
24,22
24,5
25,25
CONTRA-PROVA
25,29
28,01
29,77
23,28
28,5
19,03
22,78
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.
Figura 1: Comparação de Resultados de Resistência à Compressão aos 28 dias de
cura.
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.
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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)
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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.
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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%.
3.3.
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.
4
250,00
1.000,00
MÃO DE OBRA, ALIMENTAÇÃO E
TRANSPORTE
VB
-
500,00
500,00
TOTAL ACUMULADO
1500,00
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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
AVALIAÇÃO DA DUREZA SUPERFICIAL DO
CONCRETO (6 PONTOS)
UN.
QTD.
R$ UNIT.
R$ TOTAL
UN.
6
116,67
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.
1.
EXTRAÇÃO DE TESTEMUNHOS - NBR 7680/83
MATERIAIS
UN.
QTD
R$ UNIT.
R$ TOTAL
1.1 BROCA DIAMANTADA
UN.
1
500,00
500,00
1.2 EXTENSÃO TRIF. 100 m
UN.
1
50,00
50,00
1.3 DISCO DE NEOPRENE
UN.
2
21,00
42,00
PAR
1
555,00
555,00
-
-
-
-
UN.
1
23.499,00
23.499,00
UN.
1
24.983,00
24.983,00
1.4
2.
2.1
2.2
PEDESTAL PARA CORPO DE PROVA
10X20cm
EQUIPAMENTOS
MÁQUINA EXTRATORA ELÉTRICA
PORTÁTIL
PRENSA ELETRÔNICA
TOTAL ACUMULADO
49.629,00
Nota-se que o orçamento previsto para aquisição de equipamentos para
realização de ensaio de resistência a compressão em testemunho é de R$
49.629,00.
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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 ‐ 7584/1995 1. EQUIPAMENTOS UN. LIXADEIRA/POLITRIZ 7"/9" MODELO DW849 1.1 UN. 900 W ‐ 220 V 1.2 ESCLERÔMETRO DE REFLEXÃO ‐ 2,25 N.m UN. TOTAL ACUMULADO QTD. R$ UNIT. R$ TOTAL 1 800,00 800,00 1 4.100,00 4.100,00 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.
3.4.
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.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Transporte do equipamento;
Instalação necessária para utilização do equipamento;
Seleção do local adequado para extração do testemunho;
Extração do testemunho;
Transporte dos testemunhos;
Capeamento / retificação do testemunho; e
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;
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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.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Edificações, com até cinco anos de idade, executas no estado de Goiás.
Goiânia, SINDUSCON-GO, 2007.
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, 2009.
MEHTA, P. K., MONTEIRO, P. J. M.. Concreto: Microestrutura, Propriedades e
Materiais. São Paulo, IBRACON, 2008.
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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