Tcnicas de Inspeco e Avaliao de Estruturas de Beto

Joo Paulo de Castro Gomes, Luiz Antnio Pereira de Oliveira, Joo Carlos Gonalves Lanzinha, Marisa Sofia Fernandes Dinis Almeida

Departamento de Engenharia Civil, Universidade da Beira Interior, 6200-Covilh

Resumo

Descrevem-se tcnicas utilizadas para inspeco e avaliao de estruturas de beto armado. Discutem-se tcnicas e diferentes ensaios e a sua adequabilidade em trabalhos de inspeco. Apresentam-se vrios casos prticos de trabalhos de inspeco e avaliao de estruturas e de outras construes, realizadas pela equipa tcnica dos Laboratrios de Construo, em particular na Regio da Covilh. Salientam-se alguns casos de degradao e anomalias estruturais, encontrados na Regio da Covilh em antigas fbricas e em novas habitaes particulares, que exemplificam os tipos de trabalhos realizados neste mbito nos Laboratrios de construo. Apresentam-se tambm, como concluso, as causas de degradao possveis de serem diagnosticadas pelas tcnicas empregues e ensaios disponveis nos Laboratrios de Construo. 1. Introduo

A crena de que as estruturas em beto armado seriam obras eternas tem sido contrariada pela constatao de muitos casos de envelhecimento das estruturas. O conhecimento actual das causas de anomalias, que comprometem o bom desempenho das estruturas, esboa um quadro diverso de fenmenos por vezes complexos e de actuaes simultneas.

A origem de um estado qualquer de degradao quase sempre o resultado de projectos mal concebidos ou mal executados, nos quais os principais aspectos a considerar foram negligenciados, sendo estes os relativos as aces actuantes, a qualidade dos materiais empregados, o meio de exposio da obra e a sua prpria utilizao.

Para que os efeitos de um estado de degradao no venha acarretar um prejuzo severo estrutura, torna-se necessrio, numa atitude preventiva, controlar o avano da degradao e definir tipos e momentos de intervenes. Muitas vezes essas intervenes esto relacionadas necessidade de recuperar a estrutura de forma a prolongar a sua vida til e tambm, nos dias de hoje, tem-se reabilitado muitas estruturas antigas com a finalidade de possibilitar novos usos e ocupaes. Para estes fins, a deciso sobre o tipo de interveno a seguir na recuperao estrutural passa por um bom diagnstico das causas degradantes e por uma posterior anlise estrutural. O diagnstico e a profilaxia aos eventuais problemas serem sanados envolvem actividades de inspeco e de avaliao estrutural.

A inspeco e avaliao de estruturas inclui um conjunto de aces de natureza diversa; desde a inspeco visual, aos levantamentos e realizao de ensaios. A presente comunicao refere-se a descrio dessas aces adoptadas e de alguns casos prticos resolvidos pelos Laboratrios de Construo da UBI. 2. Metodologia de Inspeco e Avaliao de Estruturas de Beto

Apresenta-se seguidamente a metodologia de inspeco e avaliao de estruturas que utilizada nestes tipos de trabalhos, pela equipa tcnica dos Laboratrios de Construo da UBI.

A partir de uma observao preliminar, durante a primeira visita ao local da obra e da realizao de eventuais ensaios expeditos, propem-se aces indispensveis e aces complementares para o estudo pretendido. As aces indispensveis so aquelas que compreendem o levantamento, mapeamento e registo das anomalias, a avaliao do estado de degradao da estrutura e a avaliao da sua resistncia mecnica. Para estas aces so adoptadas tcnicas e utilizados ensaios que so a seguir descritos. As aces complementares so aquelas que podero vir a ser consideradas necessrias para um estudo mais

aprofundado de apuramento das causas de degradao, no contemplados na proposta de aces indispensveis.

Aps a realizao de trabalhos de inspeco e de ensaios in situ ou em laboratrio procede-se ento elaborao do Relatrio Final. Este relatrio dever incluir os resultados da inspeco visual em peas desenhadas, a descrio dos ensaios de caracterizao do beto e de determinao da sua resistncia caracterstica e respectiva normalizao adoptada, os resultados obtidos, a interpretao dos resultados e as concluses respectivas. 3. Tcnicas e Ensaios Indispensveis Apresentam-se seguidamente as tcnicas e ensaios principais que podem ser utilizados para inspeco e avaliao de uma estrutura de beto e que so normalmente considerados indispensveis. 3.1 Inspeco Visual e Mapeamento do Estado do Beto da Estrutura

Consiste na inspeco visual, verificao, levantamento, registo e mapeamento do estado de degradao do beto e armaduras, das lajes, vigas e pilares, da estrutura. A inspeco visual, verificao, levantamento, registo e mapeamento dever ser efectuada tendo em conta os seguintes aspectos principais: Fissurao relevante, existente na superfcie visvel dos elementos (localizao, direco e abertura); Determinao por amostragem da profundidade tpica das fissuras; Verificao da espessura de recobrimento das armaduras existente, por amostragem, nos diferentes elementos estruturais; Identificao de danos visveis na superfcie do beto (desagregao, delaminao, destacamento, vazios e outros defeitos); Existncia de segregao no beto; Corroso visvel das armaduras; Aps a inspeco visual dever ser efectuado o registo e mapeamento pormenorizado das anomalias verificadas, em peas desenhadas existentes. 3.2 Levantamento Fotogrfico das Principais Anomalias Verificadas

O registo e mapeamento pormenorizado complementado com registo fotogrfico digital das principais anomalias verificadas. 3.3 Ensaios para Avaliao do Estado de Degradao do Beto

Para avaliar o estado de degradao do beto indispensvel efectuar ensaios (de um elemento estrutural, por exemplo uma laje) por amostragem (em zonas crticas e tpicas), nomeadamente : Caracterizao por observao visual dos constituintes; Determinao da profundidade de carbonatao; Previso da evoluo da carbonatao; Determinao da porosidade aberta; Permeabilidade ao oxignio e gua (a presso de 3 bar) e ainda Anlise petrogrfica do beto (apesar deste ensaio poder ser considerado complementar).

Podem determinar-se os constituintes do beto por observao visual com recolha de carotes de 5 cm de dimetro que so posteriormente submetidas ao ensaio de absoro por imerso em gua com vcuo e aos ensaios de permeabilidade ao oxignio e gua. Dever-se- determinar o teor de humidade superficial in situ e a profundidade de carbonatao com recolha de carotes de 5 cm de dimetro e indicador de fenolfetalana. A anlise petrogrfica do beto pode servir para avaliar em profundidade eventuais efeitos de degradao. 3.4 Avaliao da Resistncia do Beto in situ

Os ensaios de avaliao de resistncia do beto so efectuados por amostragem nos diferentes elementos de beto. So definidas zonas tpicas e zonas crticas sendo o nmero de ensaios de resistncia a realizar em mnimo de seis por cada zona. Realiza-se normalmente, campanha de esclermetro para localizar zonas tpicas e zonas crticas. Extraem-se carotes nos elementos na zonas determinadas (sendo recomendvel 105 mm de dimetro nominal ) que so submetidos a ensaios de resistncia compresso e posterior tratamento estatstico desse resultados. Podem estabelecer-se curvas de calibrao do esclermetro com os resultados de resistncia compresso das carotes e prosseguir a avaliao da resistncia in situ com o uso de esclermetro em outras zonas. 4. Tcnicas e Ensaios Complementares Podem ainda adoptar-se tcnicas e realizar-se ensaios complementares para o aprofundamento do estudo das anomalias e fenmenos de degradao do beto e armaduras, nomeadamente: Avaliao do potencial de corroso das armaduras (por diferentes mtodos); Anlise de raio-x para determinao da composio

elementar ou utilizao de microscopia electrnica de varrimento para observao da microestrutura; Anlise petrogrfica do beto para avaliar em profundidade eventuais efeitos de degradao; Ensaios no destrutivos para determinar a resistncia do beto, desde que devidamente calibrados com os resultado dos ensaios de compresso (ensaios de arrancamento Lok test, Capo test e Bond test e ainda ensaios de penetrao, Pistola Windsor e outros), entre outros. 5. Tcnicas e Ensaios Disponveis nos Laboratrios de Construo e na UBI

No Laboratrio de Cimento, Argamassas e Durabilidade do Beto existem equipamentos, no que diz

respeito inspeco e avaliao de estruturas, dedicados ao estudo das propriedades fsicas do beto, tais como absoro e permeabilidade. Existe tambm um sistemas de observao ptica com cmara digital de alta resoluo que pode servir para estudar anomalias na matriz do cimento e beto.

No Centro de ptica da UBI existe um microscpio electrnico de varrimento, totalmente equipado, que permite estudar particularidades da microestrutura do beto, nomeadamente reaces qumicas e corroso, sendo possvel quantificar a sua extenso. Existe tambm um difractmetro de anlise de raio-x para determinar composies elementares em argamassa e beto, bem como, outros microscpios pticos e ainda o metalogrfico que esto devidamente equipados para anlise petrogrfica. O Centro de ptica da UBI tem capacidade para preparar os diferentes corpos de prova, para os distintos ensaios, dispondo nomeadamente de sistema automtico de polimento de superfcies.

O Laboratrio de Beto e Betuminosos est apetrechado com equipamento de grande qualidade que permite o ensaio das propriedades fsicas dos inertes, a amassadura, a cura e o controlo de qualidade do beto, bem como de ensaio de misturas betuminosas. Os equipamentos de maior porte e, de interesse para a inspeco de estruturas, esto instalados neste Laboratrio, nomeadamente as prensas de ensaio de compresso e flexo (de beto e betuminosos) e os equipamentos de extraco (caroteadores a gasolina e elctricas), de corte e de preparao de corpos de prova (nomeadamente realizar o capeamento de carotes cilndricas de beto).

Finalmente no Laboratrio de Fsica das Construes/Patologia de Edifcios existem pequenos equipamentos que permitem o estudo e registo das caractersticas fsicas de ambiente interior das habitaes. Para a inspeco de estruturas de beto esto disponveis, neste laboratrio, os ensaios no destrutivos para determinar a resistncia do beto (ensaios de arrancamento Lok test, Capo test e Bond test e ainda ensaios de penetrao, Pistola Windsor e outros), bem como equipamento para determinar a profundidade de carbonatao e avaliao do potencial de corroso das armaduras.

6. Apresentao de Casos Prticos

Apresentam-se seguidamente quatro casos de trabalhos de inspeco em estruturas de beto realizados pela equipa tcnica que constituem os Laboratrios de Construo e que se tem vindo a especializar neste domnio. 6.1 Antiga Fbrica Ernesto Cruz Universidade da Beira Interior, Covilh

Neste primeiro caso, aqui apresentado, tratou-se de avaliar o estado actual da estrutura da antiga fbrica Ernesto Cruz da Covilh, a solicitao do projectista, para fins da verificao da segurana de nova ocupao e uso da mesma (expanso do Plo IV da UBI). Tendo em vista a inexistncia do projecto original e de outras informaes detalhadas para esse fim, foi necessrio reconstituir as caractersticas dos elementos estruturais existentes. Essa reconstituio foi realizada, inicialmente, pela definio de zonas consideradas crticas. Dessas zonas foram extradas amostras que permitiram caracterizar o beto existente, determinando a sua resistncia caracterstica e analisando visualmente e com recursos pticos a sua homogeneidade. [1]

Para reconstituio das dimenses das armaduras, da espessura de seu recobrimento pelo beto, bem como o seu posicionamento, fez-se uso do aparelho microcovermeter e de cortes superficiais nos elementos estruturais. A reconstituio desses pormenores oferecem ao projectista a possibilidade real da verificao da segurana da estrutura antiga para um novo tipo de ocupao.

A inspeco incluiu a determinao da espessura da laje, o recobrimento tpico das armaduras na laje, a resistncia compresso do beto, a disposio tpica de armaduras das vigas e respectiva seco, e ainda a caracterizao do beto e do estado de degradao da estrutura. Apresentam-se na figura 1 aspectos relativos estrutura da laje e inspeco da obra.

De acordo com a solicitao dos requerentes e posteriores esclarecimentos durante a visita preliminar foi definido dar maior importncia laje da estrutura. Estabeleceu-se que para a determinao da espessura da laje e da tenso caracterstica da resistncia compresso do beto se realizariam carotes em zonas a definir. Estabeleceu-se que se determinariam, numa primeira fase, as eventuais zonas crticas aparentemente de menor resistncia utilizando o ensaio no destrutivo de medio de dureza superficial (Ensaio Escleromtrico). Com este ensaio procurou-se mapear a laje e localizar em termos relativos a resistncia do beto em diferentes localizaes, sem necessidade de recorrer a correlaes pr-estabelecidas, as quais sabido, esto sujeitas a erros considerveis. A localizao de todas as carotes e o nmero total de carotes a realizar foi definida pela equipa tcnica dos Laboratrios de Construo em zonas de maior interesse de verificao que foram determinadas com a campanha prvia de esclermetro executada de acordo com normalizao existente. Para determinao da resistncia compresso definiu-se que as carotes teriam dimetro nominal de 100 mm e estas foram extradas perpendicularmente ao plano da laje. A interpretao dos resultados de ensaio de compresso das carotes foi efectuada, numa primeira fase, por converso dos valores individuais da resistncia compresso obtida nas carotes em valores da resistncia equivalente em cubos. Por ausncia de normalizao Portuguesa, esta converso foi efectuada por recurso norma britnica BS:1881: Part120: 1983.

Para a determinao da espessura de recobrimento das armaduras utilizou-se um equipamento baseado em ondas electromagnticas, o Microcovermeter. Adoptou-se a recomendao na norma britnica BS 1881: Part 204: 1988. A determinao do recobrimento das armaduras foi realizado na laje, nas vigas e pilares, em diferentes localizaes. Foram tambm realizados cortes com martelo de demolio no recobrimento do beto das vigas e laje para identificar as armaduras existentes.

Figura 1: Aspectos relativos aos trabalhos de inspeco no antiga fbrica Ernesto Cruz 6.2 Antiga Fbrica dos Fazendas Vila do Carvalho, Covilh

Aqui trata-se de um outro caso de reabilitao da estrutura antiga permitindo uma nova ocupao da mesma, futuro Polidesportivo e Mercado, obra de iniciativa da Cmara Municipal da Covilh. Neste caso especfico h de se sublinhar que a estrutura foi severamente atacada por um incndio e que esta severidade exigia uma inspeco apurada para conhecimento do grau de degradao do beto e da sua extenso na

estrutura. Da mesma maneira, a inexistncia do projecto original e outros detalhes exigiram um trabalho especfico de inspeco para esses casos. [2]

A inspeco incluiu a determinao da espessura da laje, o recobrimento tpico das armaduras na laje, a resistncia compresso do beto, a disposio tpica de armaduras das vigas e respectiva seco, e ainda a caracterizao do beto e do estado de degradao da estrutura. Tambm aqui o mapeamento das armaduras e caracterizao fsico mecnica do beto oferece ao projectista parmetros para a anlise da segurana estrutural face ao novo tipo de ocupao da estrutura. A metodologia adoptada foi em tudo semelhante do caso da fbrica Ernesto Cruz. Os resultados da inspeco foram determinantes do projecto de reforo.

Figura 2: Aspectos relativos aos trabalhos de inspeco da laje da antiga fbrica dos Fazendas

6.3 Moradia Unifamiliar Ourondo, Covilh Este um caso tpico, tratado pela equipa dos Laboratrios de Construo, de anomalias estruturais

resultantes de problemas construtivos. Um diagnstico desse caso foi possvel atravs de uma inspeco que incluiu extraco de amostras do

beto da laje e viga com os quais foram realizados um estudo de caracterizao do beto em termos de constituintes e homogeneidade e em termos de resistncia mecnica. A determinao da resistncia caracterstica do beto in situ permitiu ao projectista verificar a no conformidade do executado com o projecto estrutural. A resistncia do beto estava muito abaixo da classe de resistncia mnima. [3]

Figura 3: Aspectos relativos aos trabalhos de inspeco em moradia no Ourondo

6.4 Viaduto na Av. Marginal do Parque da Cidade do Porto Porto 2001 Nesta obra, atendeu-se a uma solicitao de investigao dos efeitos possveis das alteraes do beto

estrutural sofridos durante a betonagem do tabuleiro e da viga principal do viaduto. Trata-se de uma anomalia provocada, em principio, pelo uso de beto com caractersticas auto-compactveis que em condies particulares de betonagem (condies climatricas chuvosas) resultou problemtico ao criar uma sub presso e deslocando as armaduras e o prprio beto fresco.

Neste trabalho coube a tarefa de realizar a determinao da espessura da laje, o recobrimento tpico das armaduras na laje, a resistncia compresso do beto, a disposio tpica de armaduras das vigas e respectiva seco, e ainda a caracterizao do beto e do estado de degradao da estrutura. Neste caso, fez-se uso da extrao de carotes para avaliao das espessuras das lajes e caracterizao do beto e de medidas com o microcovermeter para verificao do dimetro e do posicionamento das armaduras.

As anomalias estruturais observadas e apresentadas no Relatrio Tcnico foram instrumento de deciso, por parte do dono da obra, para a demolio da deste troo de viaduto, apresentado na figura 4. [4]

Figura 4: Inspeco no viaduto na Av. Marginal do Parque da Cidade do Porto Porto 2001

7. Referncias [1] J.P. de Castro Gomes, L.A. Pereira de Oliveira, A. Alves, A. Bonifcio; Relatrio Tcnico de Inspeco da Antiga Fbrica Ernesto Cruz, Laboratrios de Construo, Universidade da Beira Interior, Julho, 2001, 16 p. [2] J.P. de Castro Gomes, L.A. Pereira de Oliveira, A. Alves, A. Bonifcio; Relatrio Tcnico de Inspeco da Antiga Fbrica dos Fazendas na Vila do Carvalho, Laboratrios de Construo, Universidade da Beira Interior, Maio, 2001, 18 p. [3] J.P. de Castro Gomes, L.A. Pereira de Oliveira, A. Alves; Relatrio Tcnico de Inspeco de Moradia Unifamiliar localizada em Ourondo, Laboratrios de Construo, Universidade da Beira Interior, Julho, 2001, 9 p. [4] J.P. de Castro Gomes, L.A. Pereira de Oliveira, J.C. Lanzinha, Marisa S.F. Dinis, A. Alves; Relatrio Tcnico de Inspeco do Viaduto na Av. Marginal do Parque da Cidade do Porto - Porto 2001, Laboratrios de Construo, Universidade da Beira Interior, Fev., 2001, 73 p.