INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E ARQUITECTURA SECÇÃO DA CONSTRUÇÃO

AULAS PRÁTICAS DA DISCIPLINA DE

INSPECÇÃO DE EDIFÍCIOS

da Licenciatura em Arquitectura

João Ferreira e Fernando Branco

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ORGANIZAÇÃO DAS AULAS A carga horária semanal da disciplina de Inspecção de Edifícios é de quatro horas, sendo distribuídas em duas horas de teoria e duas horas de prática. Algumas aulas consistem na apresentação, pelos alunos, dos trabalhos de grupo. As aulas teóricas consistem, em geral, na apresentação da matéria com base na projecção de diapositivos (PowerPoints), expondo-se os conceitos fundamentais sobre os conteúdos leccionados e, simultaneamente, explorando-se a apresentação de casos práticos. As aulas práticas, no total de sete durante o semestre, consistem, em geral, em sessões de laboratório que têm lugar no Laboratório de Materiais de Construção e no Laboratório de Estruturas e Resistência dos Materiais do Departamento de Engenharia Civil e Arquitectura do IST. Durante estas aulas são apresentados equipamentos e métodos de ensaio para avaliação do comportamento e da durabilidade das estruturas dos tipos estudados. Os alunos participam activamente nestas sessões por forma a se familiarizarem com os equipamentos e com a execução das técnicas estudadas. Nas aulas de apresentação de trabalhos de grupo os alunos expõem oralmente, com base em diapositivos (PowerPoints), o trabalho realizado.

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TRABALHOS REALIZADOS NAS AULAS PRÁTICAS SESSÃO 1 - ENSAIOS DE DURABILIDADE EM BETÃO ARMADO Durante esta sessão são abordados os ensaios experimentais para avaliação da fendilhação, carbonatação e penetração de cloretos. 1.1 Medição de abertura de fendas Para avaliação da fendilhação são utilizados o óculo de fendas e a bitola de fendas.

Fig. 1 – Óculo de fendas. Fig. 2 – Bitola de fendas. É realizada a medição de abertura de fendas numa laje ou outro elemento de betão ensaiado no LERM. Todos os alunos realizam medição da abertura de fendas em pontos previamente assinalados. São comparadas as leituras obtidas pelos diversos alunos através dos dois métodos utilizados (óculo de fendas e bitola). Deve-se verificar que as leituras realizadas com a lupa de fendas são mais consistentes do que as realizadas com a bitola. As leituras são realizadas com resolução de 0,1 mm, verificando-se que não apresentam precisão superior. 1.2 Medição de profundidade de carbonatação A avaliação da profundidade de carbonatação é realizada num painel de laje colocado no exterior do laboratório, ou em outro elemento de betão passível de ser danificado, de acordo com o seguinte procedimento: 1 – Realização de furo com broca de 25 mm com avanços de cerca de 5 mm a 10 mm. 2 – Após cada avanço do furo proceder à limpeza do pó depositado, através de escova e sopro com bomba de ar manual. 3 – Pulverização do interior do furo com fenolftaleína. 4 – Se o interior do furo se mantiver incolor conclui-se que existe carbonatação em toda a sua profundidade (pH<9,5 a 10,0) e avança-se a furação. Caso a parede do furo se mantenha incolor apenas até uma dada profundidade e tome a partir daí a cor

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vermelho-carmim (pH>9,5 a 10,0) mede-se com craveira a profundidade de transição, que corresponde à profundidade de carbonatação. Discute-se a questão da variabilidade da profundidade de carbonatação (heterogeneidade do betão, existência de inertes, etc) e da precisão da sua medida.

Fig. 3 – Furação, limpeza e pulverização de fenolftaleína.

1.3 – Recolha de amostras para ensaio de penetração de cloretos É efectuada a recolha de amostras de pó de betão para realização de análises de concentração de cloretos. As amostras são recolhidas de acordo com o seguinte procedimento. 1 – Realização de um furo com broca de 25 mm com avanços de cerca de 10 mm. 2 – Em cada avanço é realizada a recolha do pó de betão para um saco colocado no fundo de um tubo plástico, como ilustra a fig. 4. 3 – No final de cada avanço a profundidade do furo é medida com craveira e o saco é fechado e identificado. Repetir o processo até à profundidade máxima definida. Geralmente são realizadas as seguintes recolhas: 0 mm – 10 mm, 10 mm – 20 mm, 20 mm – 30 mm.

Fig. 4 – Recolha de amostras de betão

para análise de concentração de cloretos.

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SESSÃO 2 - ENSAIOS DE RESISTÊNCIA EM BETÃO ARMADO 2.1 – Ensaio de esclerómetro Nesta sessão de laboratório é dada especial atenção ao ensaio de esclerómetro. Todos os alunos realizam medições com o esclerómetro em diversos elementos de betão armado, incluindo medições na horizontal, na vertical de cima para baixo e de baixo para cima. São apresentadas e utilizadas pelos alunos as curvas de correlação entre o valor lido no esclerómetro (para as três diferentes posições) e a resistência à compressão do betão.

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30

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15 20 25 30 35 40 45 50 55 60Recuo do êmbolo

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Horizontal Vertical para cima Vertical para baixo Fig. 5 – Ensaio de esclerómetro. Fig. 6 – Curvas de correlação do esclerómetro. 2.2 – Ensaio de arrancamento (pull-off) Apresenta-se aos alunos o equipamento para ensaios de arrancamento do LERM. Mostra-se uma parede em que este tipo de ensaios tinha sido realizado bem como as respectivas pastilhas arrancadas. O ensaio consiste em fazer uma carote que não é retirada. Aplica-se depois tracção até à rotura, através de uma pastilha metálica colada, registando-se (ver mostrador) a tensão à qual a carote parte e o local por onde parte.

Fig. 7 – Equipamento de ensaios Fig. 8 – Pastilhas extraídas de arrancamento. em ensaio de arrancamento.

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2.3 – Extracção e ensaio de carotes É mostrada aos alunos a caroteadora do LERM e algumas carotes extraídas. Refere-se a necessidade de rectificar as bases das carotes e apresenta-se o equipamento respectivo. É realizado ensaio de compressão sobre carotes, incluindo medição de dimensões, pesagem, cálculo de densidade e cálculo de tensão de rotura.

Fig. 9 – Caroteadora do LERM e carote de betão.

São mostradas aos alunos as prensas do LMC em que podem ser realizados ensaios de compressão e os moldes para realização de provetes (cubos e cilindros).

Fig. 10 – Prensas de 3000 kN e de 200 kN para compressão (LMC).

Fig. 11 – Moldes para provetes de betão

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SESSÃO 3 - LEVANTAMENTO DE GEOMETRIA E ARMADURAS EM ESTRUTURAS DE BETÃO ARMADO Nesta aula prática são apresentados equipamentos para medição de geometria de peças de betão e para levantamento de armaduras. 3.1 – Levantamento de geometria Os equipamentos para levantamento de geometria apresentados são a fita métrica, régua metálica, esquadro, craveira, aparelho ultrasónico e nível electrónico. Os alunos aprendem a utilizar a craveira e a ler o respectivo nónio.

Fig. 12 – Equipamento para levantamento de geometria.

3.2 – Levantamento de armaduras São apresentados dois equipamentos para detecção e levantamento de armaduras em betão armado, nomeadamente um pacómetro e um sistema laser de detecção de armadura. É realizada uma demonstração de funcionamento de ambos os aparelhos. O micro covermeter, da marca Kolectric, permite detectar a posição e direcção de varões no betão e medir o respectivo recobrimento, podendo complementarmente avaliar o diâmetro de varões individuais.

Fig. 13 – Pacómetro.

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O sistema laser de detecção de armaduras, da marca Hilti, permite obter uma imagem dos varões no visor LCD (correspondente a uma área de betão de 60 cm x 60 cm), medir o recobrimento dos varões, e avaliar os diâmetros das armaduras.

Fig. 14 – Sistema laser de detecção de armaduras.

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SESSÃO 4 - ENSAIOS DE CARGA EM ESTRUTURAS DE BETÃO ARMADO Nesta aula prática são realizados ensaios estáticos e dinâmicos sobre uma viga mista aço-betão montada no LERM para ensaio, ou outro elemento estrutural análogo. O objectivo desta sessão é a conhecer os procedimentos e os equipamentos utilizados em ensaios de carga sobre estruturas. 4.1 – Ensaios estáticos Nos ensaios estáticos é realizada a medição, com um deflectómetro eléctrico, do deslocamento a meio vão da viga, quando esta é sujeita ao peso próprio dos alunos. Analisa-se a proporcionalidade entre cargas (nº de alunos no meio vão da viga) e deslocamentos bem como a recuperação elástica na descarga. Para aquisição de dados é utilizado o data logger Spider8 (ligado a PC portátil) cujo funcionamento é sucintamente descrito.

Fig. 15 – Realização de ensaios de carga estáticos. Fig. 15 – Deflectómetro.

4.1 – Ensaios dinâmicos Para realização dos ensaios dinâmicos são montados dois acelerómetros B&K nos bordos do meio vão da viga de ensaio. Para aquisição de dados utiliza-se o mesmo equipamento dos ensaio estáticos e ainda um osciloscópio, para visualização em tempo real do sinal proveniente dos acelerómetros. São realizados registos com duração de 10 segundos durante a vibração da viga causada pelo salto de um aluno a meio vão. Realizam-se registos com salto a meio da secção transversal da viga e outros com salto junto ao bordo. Os registos obtidos são analisados para avaliação das frequências próprias de oscilação da viga, por contagem

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directa do número de ciclos num dado intervalo de tempo. Para avaliação da frequência própria de flexão analisa-se o sinal directamente obtido dos deflectómetros (com salto centrado). Para avaliação da frequência de torção analisa-se o registo correspondente à diferença de sinais entre os dois acelerómetros (com salto excêntrico). Refere-se a técnica FFT (Fast Fourier Transform) para avaliação mais rigorosa do conteúdo em frequências dos registos obtidos em ensaios dinâmicos.

Fig. 16 – Realização de ensaios de carga dinâmicos.

Equipamento de leitura e aquisição de dados

Fig. 17 – Realização de ensaios de carga dinâmicos.

Acelerómetro com amplificador. Discute-se o princípio de funcionamento dos acelerómetros piezoeléctricos e seus amplificadores, bem como dos deflectómetros, e analisa-se a sua precisão.

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SESSÃO 5 - ENSAIOS EXPERIMENTAIS EM ALVENARIAS Os ensaios abordados nesta aula respeitam sobretudo a paredes de alvenarias de pedra. São apresentadas as paredes de alvenaria de pedra montadas no LERM para a tese de mestrado do Eng.º Abel Soeiro (estudo do comportamento de rebocos). Além disso procede-se à extracção de uma carote de um bloco de pedra, cujo ensaio de compressão é também realizado. 5.1 – Ensaios em paredes de alvenaria Analisam-se as paredes de alvenaria ensaiadas no âmbito da tese do Eng.º Abel Soeiro. Trata-se de dois elementos de parede de alvenaria de pedra ordinária, aparelhada (aparelho rústico). Estes elementos foram construídos com o objectivo de analisar o comportamento de diversos rebocos aplicados sobre esse tipo de parede. Explica-se aos alunos os ensaios realizados sobre os rebocos, que consistiram em: – Ensaio de capilaridade: Foi colocada água num recipiente que envolvia a base da parede até um nível de cerca de 10 cm. Foi assinalada a linha definida pela água ascencional nos rebocos a cada hora até à sua estabilização no nível máximo. Os alunos observam as linhas marcadas nos vários tipos de reboco aplicados, verificando-se as diferenças importantes existentes entre si. O reboco tipo Dom Fradique, que contém gordura de bagaço de azeitona, não apresentou subida, enquanto em outros casos essa subida foi de algumas dezenas de centímetros. – Ensaio de porosidade superficial: Estes ensaios foram realizados com tubos de Karsten que permitem impor uma pressão pré-determinada na água em contacto com a parede, numa área bem definida, e durante o período tempo desejado. Verificaram-se valores de porosidade diferentes entre os vários tipos de reboco. Observam-se as manchas provocadas pela água absorvida nos pontos de ensaio. – Ensaio de arrancamento: Mostram-se as pastilhas arrancadas com pedaços do reboco ainda agarrados, e o local da parede de onde foram realizados os ensaios. O equipamento para ensaio de arrancamento é apresentado na Sessão 2. – Ensaio de dureza superficial: Foram realizados ensaios de esclerómetro de pêndulo para avaliação da dureza superficial dos rebocos. O ensaio é explicado aos alunos na aula e chama-se a atenção para as marcas circulares produzidas por estes testes. – Compressão da parede: Foram realizados ensaios de compressão da parede para avaliação do comportamento dos rebocos quando a parede é submetida a esse tipo de acção. O ensaio é explicado aos alunos, chamando-se a atenção para a função de distribuição de carga dos elementos de betão realizados nos topos das paredes.

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Fig. 18 – Marcas da subida de água nos ensaios de capilaridade.

Fig. 19 – Tubo de Karsten para realização de ensaios de porosidade.

Fig. 20 – Pastilhas extraídas nos ensaios de arrancamento.

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Fig. 21 – Esclerómetro de pêndulo.

5.2 – Extracção de carotes e ensaio de compressão Durante a aula realiza-se a extracção de uma carote num bloco de pedra granítica com o equipamento do LMC. Pretende-se ilustrar o processo de extracção de carotes em paredes para que os alunos fiquem com uma noção concreta do respectivo procedimento.

Fig. 22 – Extracção de carote de um bloco de pedra.

Realiza-se o ensaio de compressão numa carote extraída do mesmo bloco de pedra, que é previamente rectificada. Nessa carote colam-se dois extensómetros longitudinal a meia altura, diametralmente opostos. Durante o ensaio, realizado na prensa de 3000 kN, regista-se (Spider8 + PC) o valor da força e da extensão. Com base nos resultados obtidos (e na medição prévia do diâmetro do provete) calcula-se a tensão de rotura da pedra e o valor do respectivo módulo de elasticidade.

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Fig. 23 – Prensa utilizada no ensaio de compressão de carote de pedra.

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SESSÃO 6 - ENSAIOS EXPERIMENTAIS EM ESTRUTURAS DE MADEIRA A sessão sobre Madeiras, incluindo teoria e prática, é leccionada pela Eng.ª Helena Cruz, chefe do Núcleo de Madeiras do LNEC. Esta sessão consiste na apresentação da matéria com base em diapositivos (PowerPoint) e na mostra de algum material trazido do LNEC.

A sessão tem particular incidência no estudo dos agentes de degradação da madeira – térmitas, fungos e carunchos – sendo apresentadas amostras de madeiras por eles atacadas.

Fig. 24 – Madeiras de gradadas por agentes biológicos.

São também mostrados aos alunos alguns exemplares de térmitas e de carunchos.

Fig. 25 – Térmita e carunchos.

Para além dos equipamentos mostrados nos diapositivos são apresentados na aula humidímetros de superfície e de profundidade. Os primeiros, possuindo um sensor que funciona por encosto na madeira, permitem medir a humidade superficial da madeira, utilizando-se sobretudo para procurar gradientes, por exemplo para pesquisa de pontos de entrada de água numa dada estrutura. Os segundos utilizam-se para obter pontualmente valores do teor de humidade da madeira em profundidade (1 cm a 3 cm, tipicamente). A utilização deste equipamento obriga à penetração de duas agulhas (eléctrodos) no ponto instrumentado.

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Fig. 26 – Aparelhos para medição da humidade em madeira.

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SESSÃO 7 - ENSAIOS EXPERIMENTAIS EM ESTRUTURAS DE AÇO A aula prática sobre inspecção de estruturas de aço decorre no LERM e no LMC.

Realiza-se um ensaio de tracção de um provete de aço macio na máquina Instron.

Explicado o comportamento deste tipo de aço e calculam-se as tensões de cedência e

de rotura. Refere-se a possibilidade e as vantagens da utilização de extensómetros

neste tipo de ensaio. Explica-se ainda a realização de ensaios de fadiga que este

equipamento permite realizar.

Fig. 27 – Ensaio de tracção de um provete de aço macio.

Realiza-se a ligação de dois elementos de aço através de uma soldadura com arco eléctrico e procede-se ao corte de uma chapa através de jacto de plasma.

Fig. 28 – Soldadura com arco.

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Fig. 29 – Corte de aço com jacto de plasma.

Mostram-se aos alunos alguns trabalhos em curso no LERM, por exemplo, ensaio de ligações em estruturas metálicas, ensaio de um poste para cabos de alta tensão e estudo de dissipadores sísmicos em aço.

Fig. 30 – Ligações em estruturas metálicas.

Fig. 31 – Dissipadores sísmicos em aço.

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Os alunos visitam a oficina, em que podem ser observados os seguintes materiais e equipamentos: Equipamentos da oficina – Torno, fresadora, quinadora, engenho de furar, serra de fio, serra de disco, máquina de soldar a acetileno, e outras máquinas. Ferramentas manuais: Chave dinamométrica, chave de ar comprimido, limas, serras, e outras pequenas ferramentas. Materiais: Perfis, varões e chapas de aço, parafusos, porcas e anilhas.

Fig. 32 – Oficina do LERM.

Fig. 33 – Oficina do LERM.

Fig. 34 – Oficina do LERM.