LACERDA, Evando deMestrando em Engenharia Civil da UFMG.

e-mail: Evandro.lacerda@bol.com.brMARTINI, Renata

Mestrando em Engenharia Civil da UFMG.e-mail: Evandro.lacerda@bol.com.br

CHAHUD, EduardoProfessor Adjunto IV da Universidade FUMEC e

Professor Associado IV da UFMG.e-mail: chahud@fumec.br

BRANCO, Luiz Antônio M. N.Professor Adjunto da Universidade FUMEC e

Professor Adjunto da UFMG.e-mail: luizmelg@fumec.br

EVOLUÇÃO HISTÓRICA DOS ENSAIOS DE PROVA DE CARGA

HISTORICAL EVOLUTION OF LOAD TEST TEST

Thisarticlepresentsthebasicdefinitionsoftechnicaltermsaboutthetrialsofloadtest. Then, describes the history of these tests since the time of the Egyptians to the present day. In the following topics are reported some records of tests applications worldwide and in Brazil, their historical contexts that drove the development of the technique. Finally, it describes the main national and international regulations and norms that governing the existing techniques for load test. Keyworks: load test, structures, trials history.

RESUMO

Este artigo apresenta as definições básicas de termos técnicos a respeito dosensaios de prova de carga. Em seguida, descreve o histórico destes ensaios desde a época dos egípcios até os dias atuais.Nos tópicos seguintes são relatados algunsregistrosdasaplicaçõesdosensaiosnomundoenoBrasil, seuscontextoshistóricosque impulsionaram o desenvolvimento da técnica. Por fim, descreve as principaisregulamentações e normatizações nacionais e internacionais vigentes que regem astécnicasdosensaiosdeprovadecarga.

Palavras-chave: prova de carga, estruturas, história dos ensaios.

ABSTRACT

ProvadeCargaéumconjuntodeatividadesdestinadasaanalisarodesempenhodeumaestruturaatravésdamediçãoecontroledeefeitoscausadospelaaplicaçãodeaçõesexternasdeintensidadeenaturezapreviamenteestabelecidas(definiçãodeacordocomaNBR9607-Concretoendurecido-provadecargaemestruturasdeconcretoarmadoeprotendido-1986). Oensaiodeprovadecargapodeserclassificadoquantoànaturezadocarregamento,podendoserestáticaoudinâmica. AProvadeCargaEstáticaconsistenaobservaçãodocomportamentodaestruturasoboefeitodesolicitaçãodecargaestática. AProvadeCargaDinâmicaconsistenaobservaçãodocomportamentodaestruturaquandosolicitadaporvibração.

DEFINIÇÕES BÁSICAS

Estesensaiospodemaindaserclassificadosquantoao limitedesolicitaçãodocarregamento: EnsaioDestrutivo é quando o carregamento é aplicado até o estado limite último daestruturaouelementoestrutural.Éempregadoquandooobjetivoéavaliarocomportamentodaestruturaatéaruína. Ensaionãodestrutivoéquandoocarregamentoéaplicadoatéoestadolimitedeserviçodaestrutura,ouelementoestrutural.Éempregadoquandooobjetivoéavaliarocomportamentosematingiràruptura.

Segundo (OLIVEIRA2006), hámilhares de anos os egípcios construíram suasgrandes obras, entretanto, não se sabe se houve um estudo prévio dos critérios deavaliaçãodosmateriaisedasestruturasusadosporeles. Segundo (TIMOSHENKO1953),LeonardodaVinci foioprimeiroadocumentartestes de carregamento com o objetivo de avaliar o comportamento estrutural dos materiais,noséculoXV.Emumadesuasnotas, intitulada “Testandoa resistênciadebarrasdeferrodevárioscomprimentos”,descreveotestedecarregamentopropostaquefazaseguinteobservação:“Oobjetivodestetesteéencontraracargaqueumabarradeferropodesuportar”. De acordo com (TIMOSHENKO 1953), Galileu Galilei, também realizou testesde carregamentos submetendo determinadas estruturas a certos tipos de cargas com o objetivodeestudarastensõesatuantes.Aoobservarestruturaseconsiderararesistênciadosmateriaisdequesão feitas,elechegouàconclusão,demaneiraempírica,quearesistênciadeumabarraéproporcionalàsuaáreadeseção transversale tambéméindependentedocomprimento.Afigura1descreveumdostestesdetensõesexecutadosporGalileuparaaanálisedetensõesempeçassolicitadasaxialmenteeempeçasfletidas:

HISTÓRICO

(a) (b)

Figura 1(a)IlustraçãodotestedetensõesexecutadoporGalileuembarrascomsolicitaçãoaxial;(b)Ilustraçãodotestedetensõesembarrasfletidas.Fonte:Timoshenko(1953).

Segundo(OLIVEIRA2006),naquelestempos,ostestesdecarregamentosemelementosestruturais isolados tiveramumagrande importância, uma vezqueo desenvolvimento dosmodelosmatemáticossobrecomportamentoeresistênciadosmateriaiseramnasuagrandemaioria fundamentos nos trabalhos empíricos, muito usados por Galileu Galilei que eraconsideradoointrodutordométodoempíriconasciências. Aindasegundo(OLIVEIRA2006)posteriormente,jánoséculoXIX,comoadventodarevoluçãoindustrial,aparametrizaçãodeprocessostornou-seumapráticanecessária,comoforma de garantia de qualidade, dentre outros requisitos. Alguns materiais passaram a ter procedimentos-padrão para avaliação das suaspropriedadesmecânicasdeinteressenasuaaplicação. Segundo (OLIVEIRA 2006), em meados do século XX, os procedimentos dedimensionamento passaram a ser padronizados e regulamentados, que resultaram nos códigosdenormalizaçãoASTM(AmericanSocietyforTestingandMaterials). Ohistóricodaevoluçãodostestesdecarregamentoestádescritonatabela1,associadoàaplicaçãodapráticadaengenhariaeàmetodologiadostestesversusosdesenvolvimentosanalíticosutilizadosnaqueleperíodo.

Tabela 1: Históricode testesdecarregamentoxPráticadeEngenhariaxTestesdeCarregamentoversuscálculos.Fonte:(HALLeTSAI1989).

ENSAIOS DE PROVAS DE CARGA NO MUNDO Segundo (ROCHA 1942), com o rápido desenvolvimento industrial e com anecessidade crescente de se movimentarem grandes massas de mercadoria (com os consequentes aumentos de velocidade das estradas de ferro e do peso por eixo das locomotivas)surgiuodilemaentrereforçarousubstituirgrandesestruturasdeconstrução. Segundo(OLIVEIRA2006),foidevidoàdemandadodesenvolvimentotecnológicoedanecessidadedeadaptarasantigasconstruçõesaosnovostemposqueasprovasde carga ganharam um importante significado. As técnicas de engenharia foram se

desenvolvendo e os ensaios começaram a ser executados emmuitas estruturas emdiversas partes do mundo. Naliteraturaépossívelencontraralgunsensaiosdeprovasdecargaexecutadasem lajes de concreto armado e em fundações nas primeiras décadas do século XX.Posteriormente,noiníciodametadedoséculoXIX,encontramosregistrosdaaplicaçãodessestestescomumenteemviadutos,pontesrodoviárias,pontesdeviasférreas,etc. Segundo (FITZSIMONS e LONGINOW 1975), os primeiros testes em grandeescala nos EUA foram executados nos edifícios: Deere &Webber Building e PowersBuildingemMinneapolis(1910),FranksBuildingemChicago(1911),enoBarrBuildingemSt.Louis(1911);sendooprimeirotestedelongaduraçãofeitonoSchwinnBuildingemChicago,noperíodode1914a1915. Segundo(URBANO2013),háregistrohistóriconaliteraturadeexecuçãoensaiode prova de carga em fundações de estacas tipoFranki emTóquio no ano de 1926,conformemostraafigura2.

Figura 2Prova de carga em estaca tipo Franki(Tóquio1926)FONTE:(URBANO2013).

Comovistonesteartigo,aRevoluçãoIndustrialfoiopontodepartidaqueimpulsionouo desenvolvimento tecnológico dos ensaios de prova de carga. Entretanto, para o Brasil, oprogressodemorouumpoucomais,umavezque,nestamesmaépoca,opaísaindaseencontranasituaçãodecolôniadePortugal,destamaneira,nãoerapermitidaaberturadeindústriasnoBrasil.FoisóapósofimdaRepúblicadasOligarquias(finaldoséculoXIXecomeçodoséculoXX),quehouveumamudançanomeiodeproduçãodoBrasil.OiníciodomododeproduçãoemlargaescalanaépocadaRevoluçãoIndustrialcomeçouasedesenrolardeformasignificativaemnossopaís,pormeiodosricoscafeicultoresdeSãoPauloquecomeçaramainvestirnosetor industrial.Foientãoque,nogovernodeGetúlioVargas(1930)queoBrasilcomeçouamudarseumodeloeconômicodeagrário-exportador para industrial. NaliteraturaencontramosregistrosdosprimeirosensaiosdeprovasdecarganoBrasil por volta da décadade 30.Ensaios estes executados em fundações, pontes eviadutos.PodemosdestacarosensaiosdeprovadecargarealizadosnaPontePênsildeSãoVicente(1936),naPonteVictorKondereePonteLindóia(décadade30)enaPonteErnestoDornelles(1944),conformedescritonaslinhasaseguir. SegundoositedoIPT(InstitutodePesquisasTecnológicas),em1936,aSeçãode Estruturas e Fundações do IPT, sob a supervisão do engenheiro Telêmaco VanLangendonck,executouumensaiodeprovadecargaestáticanaPontePênsilmostradanafigura3deSãoVicente(SP),inauguradaem1914equefoiconsideradaummarconaconstruçãodepontespênseisnoBrasil.Oobjetivodoensaioeraavaliaracapacidadederesistênciadaponteparapassagemdeveículos.

ENSAIOS DE PROVAS DE CARGA NO BRASIL

Figura 3PrimeiraprovadecargarealizadanapontefoifeitapeloIPT,sobaorientaçãodoengenheiroTelêmacovanLangendonck–1936.Fonte:arquivoIPT.

Segundo(OLIVEIRA2006),outrosdoisensaiosforamexecutadosnamesmaépocatambémsobaresponsabilidadedoProfessorTelêmacoHippolytoVanLangendonk.Osensaios foramexecutadosemduaspontes rodoviárias:umnaponteVictorKondereeooutronaponteLindóia(verasfiguras4,5,6e7).NaponteVictorKondereoobjetivodo teste foi analisar o comportamento da ponte sob o novo trem-tipo adotado pelo DepartamentoNacional deEstradasdeRodagens (DNER)e a influência do tabuleirosobre o arco. Por outro lado, o objetivo do ensaio na Ponte Lindóia foi estudar a rigidez dassuasarticulações.

Figura 4RoloscompressoresutilizadoscomocargadeprovanaponteVictorKonder.Fonte:Palazzo(2002).

Figura 5RoloscompressoresutilizadoscomocargadeprovanapontedeLindóia.Fonte:Palazzo(2002).

Figura 6Cargamáximacolocadanomeiodovão,utilizandosa-cosdeareianapontedeLindóia.Fonte:Palazzo(2002).

Figura 7DescarregamentodomeiodovãodapontedeLindóia.Fonte:Palazzo(2002).

Segundo o site www.cimentoeareia.com em1944,concluídaaparteestruturaldaponte,houveanecessidadedarealizaçãodaprovadecarga,comautilizaçãodepedras.Estaprovafoiumaexigênciafrenteaalgumasdúvidasquantoaodesempenhoestruturalda ponte. Durante o ensaio um dos pilares cedeu, fazendo com que o trecho central dapontedesabasse.Odesabamentofezváriasvítimas.Iniciava-seentãoabuscaporummodeloestruturalque,alémdevencerovãode186metros, tambémutilizasseosrecursoslocais.Nafigura8,mostraapontedefinitivaemconstrução:verifica-sequeospilares provisórios sob os arcos foram posteriormente removidos.

FIGURA 8PonteErnestoDornelles,conhecidacomoPontedoRiodasAntas.FONTE:sitewww.cimentoeareia.com.br.

Dentre os registros históricos encontrados na literatura dos ensaios de prova de cargarealizadosemestruturasdefundaçõesdestacamososexecutadosemestacastipoFrankinaSededaCasaPublicadoraBaptistaRiodeJaneiro(1935),noEdifícioAltinoArantes,conhecidotambémcomoEdifícioBanespa(BancodoEstadodeSãoPaulo)nadécadade40enasestacasViadutodoChádeSãoPaulo/SP(1947),conformefiguras9,10,11e12.

FIGURA 10ProvadecargaemestacaFranki–EdifíciodoBANESPAemSãoPaulo(décadade40).FONTE:(URBANO2013).

FIGURA 9PrimeiraprovadecargaemestacastipoFrankiexecutadonaSededaCasaPublicadoraBaptistaRiodeJaneiro(1935).FONTE:(URBANO2013).

FIGURA 11EstudodasfundaçõesdoEdifíciodoBANESPAemSãoPaulo.FONTE:arquivoIPT.

FIGURA 12ProvadecargadasfundaçõesdoBANESPAemSãoPaulo.FONTE:ArquivoIPT.

Além dos ensaios já citados, entende-se ser importante citar os ensaios nasfundaçõesmostradonasfiguras13e14,realizadosduranteasobrasdaPonteRio-Niteróipela sua grandiosidade na engenharia.

FIGURA 14IníciodamontagemdostuboscomáguaparaaprovadecargaemtubulãonaPonteRio-Niterói.FONTE:(ALONSO2013).

FIGURA 13ProvadeCargaàCompressãonaPonteRio-Niterói(1971).FONTE:(URBANO2013).

Segundo(NIYAMA,AOKI,CHAMECKI,1998)oensaiodeprovadecarga,desdeosprimeirosregistrosidentificados,temsofridoevoluçãocontínuademodoatorná-lomaiscategórico,rápidoeeconômico,bemcomodemaneiraapermitirquesuaexecuçãoocorrada formamais representativadacondiçãoprevistaparaacondição realdeexecução.Suaevoluçãoenvolveinstalação,metodologia,equipamentos,operação,interpretaçãoeregistrodosresultados.PodemosafirmarqueahistóriadaevoluçãodosensaiosdeprovadecarganoBrasilédiretamente ligadaàsgrandescontribuiçõesdo IPT,daempresaEstacas Franki e do professorAntônio José daCostaNunes, considerado o pioneirodessatécnicanoBrasil.Segundo (NIYAMA,AOKI, CHAMECKI, 1998) a metodologia denominada SML (SlowMaintainedLoadTest)éconsideradaoprocedimentomaisantigoeconvencionalutilizadonoBrasil.Nestesensaiosascargassãoaplicadasemgeral,pormeiodemacacohidráulicocalibrado.Emcasodecargamáximamuitoelevada,utiliza-seumconjuntodemacacoshidráulicos, com sistema elétrico ou manual de acionamento simultâneo para todo oconjunto.Nocasodeensaiodireto sobreo terrenode fundação,utiliza-seumaplacametálicarígidaparatransmitirascargasaoterrenonatural.Emcasodeprovadecargasobre estaca, um bloco de coroamento deve ser previamente concretado, como elemento detransmissãodascargasdomacacoparaafundação. Segundo(NIYAMAetal.,1998)amediçãodascargasaplicadasduranteoensaioérealizadapormeiodemanômetrosquefornecemapressãonosistemadeacionamentodomacacoouconjuntodemacacoshidráulicos.Háregistronaliteraturadautilização,atualmente,decélulasdecargaparaleituradepressão,comafinalidadedeobtermaiorprecisão.Amediçãodosdeslocamentoséfeitapormeiodeumoumaisparesdeextensômetrosmecânicosoudeflectômetrosquesãofixadosnoselementosdasestruturasemestudo.Aindasegundo(NIYAMAetal.,1998)aevoluçãodastécnicasdessesensaiosfoiregidapelanecessidadedetorná-lasmaisprecisas,rápidasecomcustocadavezmenor,tornando-osdestamaneiracadavezmaisacessíveisaosagentesenvolvidos.Oensaiodeprovadecargadinâmicaéumaparcelarepresentativadessacontínuaevoluçãotecnológica,cujaidéiabásicadifereumpoucodoensaiotradicional,denominadoensaiodeprovadecargaestático. Outroregistrodessaevoluçãosãoasvariaçõesdojácitadoensaiolento(SML)deacordocomGodoy,(1983);Pollaet.al.,(1988);Milititsky,(1991),sendoelas: •Ensaiodecarregamentoaumavelocidadederecalqueconstante(CRP,“constantrateofpenetrationtest”); •Ensaiodecarregamentorápidoemestágios(QML,“quickmaintainedloadtest”); •Ensaiodecarregamentoemciclosdecargaedescargaeodecarregamentocíclico,ouCLT(“ciclicloadtest”)eSCT(“swedishcyclictest”);

EVOLUÇÃO DAS TÉCNICAS DOS ENSAIOS DE PROVA DE CARGA

Segundo(NIYAMAetal.,1998),afreqüenteatualizaçãodostextosecomplementaçãodoelencodenormastambémédefundamental importânciaparaoaprimoramentodaengenharia.Infelizmente,aindafaltaumamaiordivulgaçãoeseriedadenaaplicaçãodasnormasnopaís. Asprincipaisregulamentaçõesnormativasdeensaiosdeprovadecarga:NormaBrasileira:NBR9607(1986);NormaAmericana:ACI-318(2002);NormaAustraliana:AS3600(2001);RecomendaçãoEspanhola:EHE-1998;RecomendaçãoEuropéia:RILEMTBS-2(1984).SegundoOliveira (2006),verifica-sealgumassemelhançasentreasnormasdepaísesdistintos quanto às especificações dos ensaios. Esse fato ocorre, uma vez que,normalmente a elaboração das normas é baseada em procedimentos já estudados eadotadosemoutrospaísescomdesenvolvimentomaisavançado.

REGULAMENTAÇÃO E NORMATIZAÇÃO NACIONAL E INTERNACIONAL

Conforme Veneziano (1978), cada regulamentação tem suas particularidades,podendo variar nos procedimentos dos testes, no tipo e localização das cargas, notempodeduraçãodocarregamento,nosciclosdecarregamentos,nosinstrumentaçãoevaloresaseremmedidos,naintensidadedocarregamento,noscritériosdeaceitação,etc.Verifica-sequeaNormaBrasileiraeaRecomendaçãoEuropéiasãoindependentesda regulamentaçãodedimensionamento.Poroutro lado,observou-sequeasNormasAmericana,Australiana e aRecomendaçãoEspanhola, são vinculadas às normas dedimensionamento.

CONSIDERAÇÕES FINAIS Oensaiodeprovadecargaéindicadoquandohádúvidassobreocomportamentoestrutural, por exemplo, no caso de uma estrutura ter sido acometida de um sinistro ou sersubmetidaaumdiferenteusoparaoqualnãofoiprojetada.Háregistrosnaliteraturada aplicação deste ensaio desde a época do Renascimento, passando por Galileu,pelaRevolução Industrial,echegandoaoBrasilemmeadosdadécadade1930esedesenvolvendo com os grandes cafeicultores de paulistas. Este ensaio, dada a sua importâncianaengenharia,temevoluídoconsideravelmente,nãosónoquedesrespeitoaosequipamentosdemediçãoutilizados(atualmentetemosensaiosrealizadoscomfibraótica),mastambémnanormatizaçãoeregulamentaçãodestaprática(apesardestaaindanãoestar nonível desejado).Aevoluçãodas técnicasdessesensaios foi regidapelanecessidadedetorná-lasmaisprecisas,rápidasecomcustocadavezmenor,tornando-os desta maneira cada vez mais acessíveis aos agentes envolvidos. A atualizaçãofrequentedostextosecomplementaçãodoelencodenormastambémédefundamentalimportânciaparaoaprimoramentodaengenharia. Infelizmente,ainda faltaumamaiordivulgaçãoeseriedadenaaplicaçãodasnormasnopaís.

ASSOCIAÇÃOBRASILEIRADENORMASTÉCNICAS.NBR 6122 –Projeto e Execução deFundações.RiodeJaneiro-RJ,2010;ASSOCIAÇÃOBRASILEIRADENORMASTÉCNICAS.NBR9607-Concretoendurecido-provadecargaemestruturasdeconcretoarmadoeprotendido.RiodeJaneiro-RJ,1986;ASSOCIAÇÃOBRASILEIRADENORMASTÉCNICAS.NBR12131:Estacas–ProvadeCargaEstática–MétododeEnsaio.RiodeJaneiro–RJ,2006;ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13208: Estacas - Ensaio deCarregamentoDinâmico.RiodeJaneiro–RJ,2007;FITZSIMONS,N.;LONGINOW,A.Guidanceforloadtestsofbuildings.JournaloftheStructuralDivision,ASCE,vol.103,No.ST7,July,pp.1367-1380,(1975),apudOLIVEIRA,C.R.Provadecargaemestruturasdeconcreto.Dissertação(Mestrado)UniversidadeEstadualdeCampinas.SãoPaulo,(2006).HALL,W.B.;TSAI,M.Loadtesting,structuralreliabilityandtestevaluation.StructuralSafety,ElsevierSciencePublishers,v.6,p.285-302,(1989).NIYAMA,S.;AOKI,N.;CHMECKI,P.R.Fundações–TeoriaePrática.Capítulo20–VerificaçãodeDesempenho.(1998)OLIVEIRA,C.R.Provadecargaemestruturasdeconcreto.Dissertação(Mestrado)UniversidadeEstadualdeCampinas.SãoPaulo,(2006).PALAZZO,D.Monitoramentodepontespormeiodelevantamentostopográficos–umestudodecaso.Dissertação(Mestrado)UniversidadeFederaldoParaná.Curitiba,(2002),apudOLIVEIRA,C.R.Provadecargaemestruturasdeconcreto.Dissertação(Mestrado)UniversidadeEstadualde

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