Universidade Federal do Rio Grande do Norte Programa de ... · diversas publicações de sua...

Universidade Federal do Rio Grande do Norte

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica

AROLDO VIEIRA DE MELO

DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO

EM ALVENARIA DE TIJOLOS CERÂMICO E

CIMENTÍCIO PELOS MÉTODOS NÃO DESTRUTIVOS

ATRAVÉS DE ULTRASSOM E ESCLERÔMETRIA

Natal

2016

ii


DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO

EM ALVENARIA DE TIJOLOS CERÂMICO E

CIMENTÍCIO PELOS MÉTODOS NÃO DESTRUTIVOS

ATRAVÉS DE ULTRASSOM E ESCLERÔMETRIA

Tese apresentada ao programa de pós-graduação

como parte dos requisitos para obtenção do título de

doutor em Engenharia Mecânica da UFRN.

Orientador: Prof. Dr. Luiz Guilherme Meira de Souza

Natal

2016

iii

Catalogação da Publicação na Fonte

Universidade Federal do Rio Grande do Norte - Sistema de Bibliotecas

Biblioteca Central Zila Mamede / Setor de Informação e Referência

Melo, Aroldo Vieira de.

Determinação da resistência à compressão em alvenaria de tijolos

cerâmico e cimentício pelos métodos não destrutivos através de

ultrassom e esclerômetria / Aroldo Vieira de Melo. - 2016.

112 f.: il.

Tese (doutorado) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte,

Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia

Mecânica. Natal, RN, 2016.

Orientador: Luiz Guilherme Meira de Souza.

1. Ultrassom - Tese. 2. Resistência à compressão - Tese. 3. Ensaio

não destrutivo - Tese. 4. Esclerômetria – Tese. I. Souza, Luiz

Guilherme Meira de. II. Título.

RN/UF/BCZM CDU 616-073.7

iv


DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO EM

ALVENARIA DE TIJOLOS CERÂMICO E CIMENTÍCIO

PELOS MÉTODOS NÃO DESTRUTIVOS ATRAVÉS DE

ULTRASSOM E ESCLERÔMETRIA

.

Tese de doutorado apresentada ao programa de pós-graduação em Engenharia Mecânica

da UFRN para obtenção do título de doutor.

Comissão Examinadora

______________________________________________________________ Prof. Dr. Marcos Silva de Aquino – (UFRN).

______________________________________________________________ Profa. Dra. Maria Kalionara de Freitas Mota – (MEC)

______________________________________________________________ Prof. Dr. Natanaeyfle Randemberg Gomes dos Santos (F.M.Nassau)

______________________________________________________________ Prof. Dr. Marcelo de Souza Marques (IFRN)

______________________________________________________________ Prof. Dr. Luiz Guilherme Meira de Souza – Orientador (UFRN)

v

AGRADECIMENTOS

Primeiramente, agradeço a Deus, que me deu forças e sabedoria para romper as barreiras

que me pareciam intransponíveis e concluir essa etapa.

Ao orientador e amigo, Prof. Dr. Luiz Guilherme Meira de Souza, pelo apoio e atenção

dispensados no desenvolvimento deste trabalho.

Ao Prof. Msc. Carlos Welligton Pires Sobrinho, pelo fornecimento de informações e

diversas publicações de sua autoria que nortearam a revisão bibliográfica deste texto, bem

com o apoio necessário no laboratório da UTH (Unidade Tecnológica Habitacional) que

permitiu os ensaios realizados com os corpos de prova, cujos resultados fazem parte desta

publicação.

Aos colegas de trabalho da UTH do ITEP (Instituto Tecnológico de Pernambuco), pelas

experiências compartilhadas e enriquecedoras e seu apoio nos ensaios realizados.

vi

Resumo

Este trabalho se insere na linha de inovação tecnológica das alvenarias resistentes, tendo

como objetivo contribuir para a estimativa da resistência das paredes e o domínio da

técnica do ensaio não destrutivo por meio da determinação da velocidade de propagação

da onda ultrassônica e esclerometria nas alvenarias, procurando estabelecer uma

correlação com a resistência à compressão. Para tanto, foram estudadas alvenarias em

tijolos cerâmicos e em blocos cimentícios existentes nos prédios do tipo caixão do

conjunto residencial da Muribeca, no município de Jaboatão dos Guararapes, em

Pernambuco, produzidos com diferentes classes de resistências. Considerando essas

variáveis, foram realizados ensaios de determinação da velocidade de propagação da onda

ultrassônica, de acordo com a NBR 8802/1994, de resistência à compressão, em

consonância com a NBR 5739/1994 e de esclerometria, baseados na norma NBR

7584/2013. Como resultado obtivesse dois gráficos que relacionam a velocidade do pulso

de ultrassom com a resistência à compressão das paredes com uma incerteza de 20%.

Foram também obtidos três quadros que fazem a correlação entre o rebote do

esclerômetro e a resistência à compressão das alvenarias cerâmicas e de cimento.

Palavras-Chave: Alvenarias resistentes; Ultrassom; Esclerometria; Resistência à

compressão; Ensaio não destrutivo.

vii

Abstract

This work fits into the technological innovation of resistant masonry as a contribution to

the estimated strength of the walls and the field of non-destructive testing technique for

determining the speed of propagation of the ultrasonic wave and the rebound hammer

masonry line, looking for a correlation with the resistance to the compression. To do so,

masonry ceramic bricks and cement blocks were studied in existing buildings of the coffin

type in Muribeca’s residential complex, located at Jaboatão Guararapes county,

Pernambuco, produced with different classes of resistance. Taking into account this

variable tests to determine the propagation speed of the ultrasonic wave according to NBR

8802/1994, resistance to the compression compressive strength in accordance with NBR

5739/1994 and sclerometry were performed based on NBR 7584/2013. As a result obtain

two graphs which relate the velocity of the ultrasound pulse with the compressive strength

of the walls with a 20% uncertainty. They were also obtained three frames which make

the correlation between the rebound hammer and the compression strength of ceramic

and masonry cement.

Key words: Resistant masonry; Ultrasound; Sclerometry; Resistance to the compression;

Nondestructive testing.

viii

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1 – Vista do Edifício Aquarela (1992 – Jaboatão dos Guararapes) sem vítimas

fatais ............................................................................................................................... 30

Figura 2.2 – Vista do Edifício Bosque das madeiras (1994 - Recife) sem vítimas

fatais.................................................................................................................................30

Figura 2.3 – Vista do Edifício Érika (1999 - Olinda) com 5 mortes...............................31

Figura 2.4 – Vista Bloco B Edf Enseada Serrambi (1999 - Olinda) com 7 mortes.........31

Figura 2.5 – Vista do Edifício Ijuí (2001 - Jaboatão dos Guararapes) sem vítimas

fatais.................................................................................................................................32

Figura 2.6 – Vista de uma edificação emblemática em alvenaria resistente...................42

Figura 2.7 – Vista do aspecto de fundação com caixão vazio.........................................43

Figura 2.8 – Vista da agressividade da água de fundação nos componente de

concreto...........................................................................................................................43

Figura 2.9 – Vista geral de um edifício vistoriado..........................................................43

Figura 2.10 – Croqui da planta baixa..............................................................................45

Figura 2.11 – Vista de uma Inspeção de elementos estruturantes...................................45

Figura 2.12 – Vista da medição da espessura da parede.................................................46

Figura 2.13 – Vista da investigação de uma caixa de água superior...............................46

Figura 2.14 – Vista da investigação e retirada de amostras.............................................46

Figura 2.15 – Quantificação das edificações na RMR ...................................................48

Figura 2.16 – Vista da Ficha de caracterização e determinação do grau de risco potencial

do Edifício Érica..............................................................................................................49

Figura 2.17 – edificações classificadas por grau de risco no Recife...............................50

Figura 2.18 – Edificações classificadas por grau de risco em Paulista...........................50

Figura 2.19 – Edificações classificadas por grau de risco em Camaragibe.....................51

Figura 2.20 – Vista dos transdutores medindo a velocidade da onda ultrassônica no

ar......................................................................................................................................53

Figura 2.21 – Vista da tela do equipamento de ultrassom medindo a velocidade da onda

ultrassônica no ar.............................................................................................................54

Figura 2.22 – Funcionamento do ultrassom....................................................................55

Figura 2.23 – Modos de transmissão dos pulsos.............................................................55

Figura 2.24 – Campo de audibilidade das vibrações mecânicas. ...................................56

Figura 2.25 – Representação gráfica do ensaio de compressão simples.........................57

ix

Figura 2.26 – Modos de rupturas: (a)cisalhamento simples e (b) cisalhamento

generalizado.....................................................................................................................58

Figura 3.1 – Equipamento de ultrassom da Proceq, modelo TICO................................ 67

Figura 3.2 – Transmissão direta..................................................................................... 68

Figura 3.3 – Diagrama A................................................................................................ 69

Figura 3.4 – Esquema de medição da velocidade de propagação de onda ultrassônica pelo

método de transmissão indireta.......................................................................................70

Figura 3.5 – Exemplo de um gráfico para determinação da velocidade de propagação do

pulso ultrassônico............................................................................................................70

Figura 3.6 – Tela de medição do equipamento de ultrassom na leitura indireta.............71

Figura 3.7 – Esclerômetro analógico Silver Schmidt modelo ST tipo N........................72

Figura 3.8 – Esclerômetro digital Silver Schmidt modelo ST tipo N..............................72

Figura 3.9 – Curva para conversão de rebote do esclerômetro digital em resistência à

compressão......................................................................................................................73

Figura 3.10 – Local de retirada das amostras..................................................................74

Figura 3.11 – Foto do corte de uma amostra e do equipamento utilizado.......................75

Figura 3.12 – Vista expandida dos prismas ensaiados....................................................75

Figura 3.13 – Foto do capeamento das amostras.............................................................76

Figura 3.14 – Foto da amostra do bloco 80 – 18 na prensa para ensaio..........................76

Figura 3.15 – Gráfico da ruptura do prisma do bloco 80-18. .........................................77

Figura 3.16 – Foto da amostra do bloco 190 – 23 na prensa para ensaio........................77

Figura 3.17 – Gráfico da ruptura do prisma do bloco 190 – 23......................................78

Figura 3.18 – Foto da amostra do bloco 190 – 37 na prensa para ensaio........................78

Figura 3.19 – Gráfico da ruptura do prisma do bloco 190 – 37......................................79

Figura 3.20 – Foto de um ensaio de aderência usando um aderímetro digital................79

Figura 3.21 – Exemplo de uma tela do SAP 2000 mostrando as tensões de compressão

vertical para a parede localizada no eixo x=18................................................................82

Figura 4.1 – Gráfico do ensaio da amostra 183...............................................................84





Figura 4.6 – Gráfico do ensaio da amostra 188..............................................................89


x



Figura 4.10 – Gráfico do ensaio da amostra 196.............................................................94

Figura 4.11 – Gráfico do ensaio da amostra 197.............................................................95

Figura 4.12 – Gráfico do ensaio da amostra 198............................................................96

xi

LISTA DE TABELAS

Tabela 1.1 – Classificação da qualidade entre resistência e velocidade ultrassônica

(Almeida, 1993) ............................................................................................................. 22

Tabela 2.1 – Comparação entre procedimentos de normas para ensaio de

ultrassom.......................................................................................................................... 60

Tabela 2.2 – Escolha da frequência natural do transdutor.................................................. 63

xii

LISTA DE QUADROS

Quadro 2.1 – Resumo da situação de risco dos prédios tipo caixão na região metropolitana

do Recife......................................................................................................................... 28

Quadro 2.2 – Quantidade de blocos por níveis de coeficientes de segurança................ 29

Quadro 2.3 – Metodologia de investigação para determinação do grau de risco potencial

das edificações. .............................................................................................................. 44

Quadro 3.1 – Estimativa do valor da resistência à compressão do projeto (Rd).............81

Quadro 4.1 – Resultados das medições com ultrassom no bloco 195 amostra 183........84








Quadro 4.9 – Parâmetros dos prismas de cimento ensaiados por compressão simples..92

Quadro 4.10 – Resultados das medições com ultrassom no bloco 175 amostra 193......93




Quadro 4.14 – Resultados do ensaio à compressão dos corpos de prova do bloco

175...................................................................................................................................97

Quadro 4.15 – Cálculo do intervalo de confiança para os prismas em alvenaria de tijolos

cimentícios das trinta e oito medições com ultrassom no bloco 195...............................98


cerâmicos das vinte medições com ultrassom no bloco 175...........................................98

Quadro 4.17 – Comparação entre a velocidade do pulso de ultrassom e a resistência à

compressão dos corpos de prova dos tijolos cerâmicos analisados.............................. 100

Quadro 4.18 – Cálculo do erro máximo e médio inserido no gráfico de correlação da

velocidade do pulso de ultrassom e da resistência à compressão em alvenaria

cerâmica.........................................................................................................................101


compressão dos tijolos cimentícios do bloco 195..........................................................102

xiii

Quadro 4.20 – Cálculo dos erros máximo e médio inseridos no gráfico de correlação da

velocidade do pulso de ultrassom e da resistência à compressão em alvenaria de tijolos

cimentícios.....................................................................................................................103

Quadro 4.21 – Determinação da reta dos mínimos quadrados e do coeficiente de

correlação da curva original para a alvenaria de cimento..............................................104


correlação da curva ajustada para a alvenaria de cimento.............................................104

Quadro 4.23 – Correlação entre os valores de velocidade do pulso de ultrassom,

resistência à compressão medida e reajustada para a alvenaria de tijolos de cimento..105

Quadro 4.24 – Erro máximo e médio inserido no gráfico de correlação da velocidade do

pulso de ultrassom e da resistência à compressão para a alvenaria de tijolos de

cimento..........................................................................................................................105


correlação da curva ajustada para a alvenaria de cerâmica...........................................106


correlação da curva ajustada para a alvenaria de cerâmica...........................................106

Quadro 4.27 – Correlação entre os valores de velocidade do pulso de ultrassom,

resistência à compressão medida e reajustada para a alvenaria de tijolos cerâmicos....107

Quadro 4.28 – Erro máximo e médio inserido no gráfico de correlação da velocidade do

pulso de ultrassom e da resistência à compressão para a alvenaria de tijolos

cerâmicos.......................................................................................................................107

Quadro 4.29 – Conversão do rebote do esclerômetro (Q) para o valor da resistência à

compressão de prismas de tijolos cerâmicos.................................................................108

Quadro 4.30A – Conversão do rebote do esclerômetro (Q) para o valor da resistência à

compressão de prismas de blocos de cimento...............................................................108

Quadro 4.30B – Conversão do rebote do esclerômetro (Q) para o valor da resistência à

compressão de prismas de blocos de cimento- Continuação.........................................109

xiv

LISTA DE ABREVIATURAS / SIGLAS

Termo Descrição

A Área líquida, no caso de blocos vazados, ou área bruta, no caso de

blocos maciços.

A0 Área inicial do copo de prova

ABNT Associação brasileira de normas técnicas.

ALEPE Assembleia Legislativa de Pernambuco.

BNH Banco Nacional da Habitação

BS British Standard - Norma Britânica.

CODECIPE Coordenadoria de Defesa Civil de Pernambuco.

CREA-PE Conselho Regional de Engenharia, Arquitetura e Agronomia de

Pernambuco.

CS Coeficiente de segurança = Tensão Admissível / Tensão

Solicitante.

CETESB Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental, ligada à

Secretaria do Meio Ambiente do governo paulista.

CPI Comissão Parlamentar de Inquérito da Câmara Municipal de

Olinda.

cm Centimetro (unidade de comprimento)

COMDECs Comissões de Defesa Civil dos municípios.

CEHAB Companhia Estadual de Habitação e Obras.

CONTENCO Indústria e Comércio Ltda, fabrica de equipamentos para

laboratórios de engenharia de solos, asfaltos, aços, madeiras,

concreto, etc.

d Comprimento do corpo (m)

E Módulo de elasticidade (GPa)

EPU Expansão por umidade.

f Carga aplicada (Kgf)

Fa Força admissível (Kgf)

FcK Resistência característica de cálculo (MPa).

Fpk, est Representa a resistência característica estimada (MPa).

fpi Representa a resistência a compressão das amostras (MPa).

xv

fp Resistência à compressão média do corpo de prova em alvenaria

(MPa).

Fd Tensão resistente de cálculo (MPa).

fr Frequência (Hz)

GT Grupo de Trabalho, formado pelos cinco municípios, CREA, UPE,

ITEP, CEHAB e ALEPE.

GL Grau de liberdade.

h Altura da parede

ISDR International Strategy for Disaster Reduction - Estratégia

Internacional para a Redução de Desastres.

ITEP Instituto Tecnológico de Pernambuco.

li Comprimento do corpo de prova depois da aplicação da carga

l0 Comprimento original antes de qualquer carga ser aplicada

m Metro (unidade de comprimento)

MPa Mega Pascal

GPa Giga Pascal

NBR Norma brasileira.

NBN Bureau for Standardisation - Norma Belga

PROCEQ S.A Manufacturer and distributor of portable instruments for

nondestructive testing of material properties - fabricante e

distribuidor de instrumentos portáteis para testes não destrutivos

das propriedades dos materiais.

P Pressão no gás

r2 Coeficiente de correlação (%)

Rd Resistência à compressão do projeto (obtida do rompimento do

corpo de prova).

RMR Região Metropolitana do Recife.

SAP 2000 Integrated Structural Analysis and Design Software - Software

Integrado de Análise de Projeto Estrutural.

Sd Resistência à Compressão estimada pelo SAP 2000 (esforço

solicitante) (MPa).

t Espessura da parede (m);

te Tempo (s)

xvi

UPE Universidade de Pernambuco.

UTH Unidade Tecnológica Habitacional

Vs Velocidade das ondas em meio gasoso

xvii

LISTA DE SÍMBOLOS

Simbologia Descrição

λ Coeficiente de esbeltez da parede (adimensional)

λc Comprimento de onda (m)

Ф Valores do coeficiente encontrado na tabela 2 da NBR 15.270-2

µ Percentual de incerteza na distribuição estatística de t Stuart.

ρ Densidade volumétrica.

γ Razão entre o calor específico a pressão constante e o calor

específico a volume constante.

Tensão de ruptura (MPa)

Deformação

Variação de tensão para um intervalo adotado

Variação da deformação linear

ʋ Velocidade de propagação da onda (m/s)

xviii

SUMÁRIO

1 CAPÍTULO I - INTRODUÇÃO..................................................................................20

1.1 Objetivos ...................................................................................................................22

1.1.1 Objetivo geral .....................................................................................................22

1.1.2 Objetivos Específicos .........................................................................................22

2 CAPÍTULO II - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA..........................................................24

2.1 Breve histórico sobre a ruína de edifícios na RMR ..................................................29

2.2 Caracterização de grau de risco ao desabamento para edificações em alvenaria

resistente na região metropolitana do Recife.................................................................. 39

2.3 Modelagem numérica para determinação do grau de risco potencial ao desabamento

........................................................................................................................................ 47

2.4 Ondas Sonoras ..........................................................................................................52

2.4.1 Aparelho de Ultrassom ..........................................................................................54

2.5 Ensaio à Compressão Simples ..................................................................................57

2.6 Ensaio não Destrutivo dos Materiais ....................................................................... 59

2.7 Normalização .............................................................................................................60

2.7.1 NBR 8.802/1994 – Concreto Endurecido – Determinação da Velocidade da Propagação

de Onda Ultrassônica ....................................................................................................... 61

2.7.2 Comité Mercosur de Normalización, NM 58/1996 – Hormigón Endurecido –

Determinación de la Velocidad de Propagación de Pulsos Ultrasónicos ............................ 61

2.7.3 American Society for Testing and Materials ASTM: C597/1991 – Standard Test Method

for Pulse Velocity Through Concrete (ASTM, 1991) ....................................................... 62

2.7.4 British Standards Institution – BS 1881: Part 203:1986 – Recommendations for

Measurement of Velocity of Ultrasonic Pulse in Concrete (BS, 1986) ............................. 62

2.7.5 Réunion Internationale des Laboratoires et Experts des Matériaux – RILEM NDT

1/1972 – Testing of Concrete by The Ultrasonic Pulse Method (RILEM, 1972) ............... 63

2.8 Estado da Arte .......................................................................................................... 65

3 CAPÍTULO III – MATERIAIS E MÉTODOS............................................................67

3.1 Ensaios não destrutivo com uso de ultrassom ...........................................................67

3.1.1 Determinação da velocidade de propagação da onda ultrassônica pelo método direto

.........................................................................................................................................68

3.1.2 – Determinação da velocidade de propagação da onda ultrassônica pelo método

indireto ............................................................................................................................69

xix

3.2 Ensaio não destrutivo com esclerômetro ..................................................................71

3.3 Extração de testemunhos ..........................................................................................74

3.4 Análise de Segurança Estrutural ...............................................................................80

3.4.1 Tensões Resistentes ...............................................................................................80

3.5 Regressão Linear e dos Coeficientes de Correlação..................................................82

4 CAPÍTULO IV – RESULTADOS E DISCUSSÕES ..................................................84

4.1 Ensaios das Amostras de Concreto com Ultrassom ..................................................84

4.2 Ensaios das Amostras de Tijolos Cerâmicos com Ultrassom ...................................93

4.3 Determinação do Intervalo de Confiança para o Ensaio não Destrutivo com Ultassom

nas Alvenarias de Cimento e Cerâmica ...........................................................................97

4.4 Comparação entre a Resistência à Compressão e a Velocidade do Pulso

Ultrassônico.................................................................................................................... 99

4.5 Determinação da Curva de Regressão Linear na Alvenaria de Cimento com o uso do

Ultrassom ......................................................................................................................104

4.6 Determinação da Curva de Regressão Linear na Alvenaria de Cerâmica com o uso do

Ultrassom ......................................................................................................................105

5 CAPÍTULO V – CONCLUSÕES.............................................................................110

6 CAPÍTULO VI – REFERÊNCIAS...........................................................................111

20

CAPÍTULO I

1 INTRODUÇÃO

O uso crescente de alvenaria estrutural, com blocos de concreto como sistema

construtivo racionalizado, despertou o setor ceramista – que até então fabricava apenas tijolos

vazados para pequenas construções – a começar a produzir blocos cerâmicos vazados, para

alvenaria estrutural, destinadas a edificações de poucos pavimentos. À época não se tinha norma

técnica específica que só apareceu em 2005 com a NBR 15270-2 (Blocos cerâmicos para

alvenaria estrutural – terminologia e requisitos). Nela se estabelece que a resistência à

compressão característica do bloco deve ser considerada a partir de 3,0 Mpa.

Os prédios-caixão, em sua maioria, foram construídos na década de setenta, impulsionados

por programas governamentais financiados pelo Banco Nacional da Habitação (BNH). Esse

partido arquitetônico é constituído de blocos residenciais de até quatro pavimentos (por ser este

o número máximo permitido sem uso de elevadores), tendo geralmente quatro apartamentos

por pavimento. Estima-se que atualmente existam cerca de cinco mil prédios caixão só na

Região Metropolitana do Recife, tendo como técnica construtiva a alvenaria resistente em vez

da estrutural, constituída de blocos cerâmicos ou blocos de concreto vazados, assentados com

os furos na horizontal.

A diferença fundamental entre a alvenaria resistente e a alvenaria estrutural é que, na

primeira, são utilizados blocos de vedação com a função estrutural. Esses blocos apresentam

largura de 9cm e o pé direito de cada apartamento é de 2,60m. Essas variáveis conferem à

alvenaria esbeltez superior a 28, sugerindo flexo compressão. Além disso, esses blocos são

fabricados com resistência bem inferior a 3 Mpa, e seus elementos de suporte têm menor

ductilidade. Por isso, estão mais sujeitos ao colapso brusco.

A alvenaria resistente, associada a vigas e pilaretes de concreto, aumenta a rigidez global

da estrutura. Porém as modificações na conjuntura de mercado levaram os construtores a buscar

alternativas econômicas no processo construtivo. Vergas e contravergas deixaram de existir, e

a frequência de prédios com pilaretes e cintas de concreto armado se tornou cada vez menor.

Esse procedimento mercadológico das construtoras, associado à falta de uma norma reguladora

do sistema construtivo, levou esse tipo de edificação a se tornar a grande preocupação do setor

da construção civil, que tem se esforçado para evitar que os diversos colapsos continuem a

ocorrer nesse tipo de edificação no Recife. A qualidade dos materiais empregados, associados

21

à ação de degradação do meio nos elementos de fundação, tem sido uma das causas

responsáveis por esses colapsos.

O Instituto Tecnológico de Pernambuco (ITEP), por solicitação do Ministério Público,

desenvolveu uma metodologia para caracterizar e diagnosticar os edifícios tipo caixão. Este

trabalho foi dividido em três etapas: caracterização e determinação do grau de risco potencial,

execução de laudos técnicos aprofundados para as edificações que apresentassem maior grau

de risco e elaboração de projetos de recuperação e reforço para as partes das edificações

investigadas que apresentassem deficiências. Contratado pelos municípios da Região

Metropolitana do Recife, o ITEP só realizou a primeira etapa que teve como objetivo a

hierarquização de todos os imóveis analisados, segundo o grau de risco ao qual estariam

submetidos. A metodologia adotada buscou avaliar os fatores que contribuíam mais fortemente

para a diminuição dos níveis de segurança estrutural das edificações e que podiam ser

investigados, sem causar não somente maiores danos aos edifícios como também transtornos

aos seus habitantes.

A escala de risco seguiu a sistemática adotada pela Comissão de Defesa Civil do Recife.

Tal escala contempla quatro níveis: 0 a 1 – Risco baixo; 1 a 2 – Risco médio; 2 a 3 – Risco alto;

3 a 4 – Risco muito alto.

Por causa da falta de documentação técnica disponível para consulta, os dados das

edificações foram coletados com base nas observações efetuadas no local de medição. Devido

ao ineditismo da metodologia e ao grande volume de serviços realizados, o método pode

apresentar algumas falhas, embora tenham sido poucas as reclamações de retorno.

Ross, Brashwa e Pellerin (1994) afirmam que várias técnicas podem ser consideradas

não destrutivas, desde o exame visual até os ensaios químicos, os testes mecânicos e o uso de

vibração, propagação de ondas, emissões acústicas, raio-X, etc. Esses ensaios podem ser

utilizados em estruturas novas ou antigas. No caso de estruturas novas, eles podem ser

empregados para monitoramento da evolução da resistência ou para esclarecer dúvidas sobre a

qualidade do material. Os ensaios em estruturas já existentes visam avaliar a sua integridade e

capacidade de resistir às solicitações.

Para Beraldo (1994), o método acústico do ultrassom vem sendo utilizado, há vários

anos, em concretos e madeiras, para a determinação da resistência à compressão simples e do

módulo de elasticidade dinâmico. Além disso, o método detecta anormalidades e defeitos, como

fissuras e trincas, avalia a homogeneidade do material e faz a verificação adicional de controle

de estruturas já prontas. Recentemente, o uso do ultrassom tem sido relacionado à avaliação da

qualidade técnica de diferentes materiais de construção, como cerâmica, metal e argamassa. Da

22

mesma forma, métodos de avaliação da qualidade de materiais a partir da combinação de

ensaios destrutivos e não destrutivos estão em constante desenvolvimento.

O método acústico do ultrassom também vem sendo utilizado para avaliar o

comportamento mecânico de materiais de construção submetidos a estresses mecânicos.

Segundo Ferreira (2003), esse método é um teste promissor na avaliação da integridade de

materiais e de seus mecanismos de fraturas durante ensaios de compressão simples, fornecendo

informações úteis a respeito de sua resistência e estrutura.

De acordo com Almeida (1993), a correlação entre resistência à compressão e

velocidade ultrassônica pode ser avaliada pelo coeficiente de correlação (r2) e classificada

qualitativamente conforme apresentado na tabela 1.

Tabela 1.1 - Classificação da qualidade entre resistência e velocidade ultrassônica

Fonte: Almeida, 1993.

1.1 OBJETIVOS

1.1.1 OBJETIVO GERAL

Desenvolver um maior conhecimento das patologias das alvenarias e dos ensaios não

destrutivos com esclerômetro e com o equipamento de ultrassom, bem como, aprender a utilizar

e analisar os resultados desses ensaios e estimar a resistência à compressão de paredes

construídas em alvenaria cerâmica ou cimentícia por meio de ensaios não destrutivos com

aparelhos de esclerometria ou de ultrassom.

1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

- Desenvolver um processo de determinação da resistência à compressão em alvenarias com

uso do esclerômetro;

23

- Desenvolver um processo de determinação da resistência à compressão em alvenarias com

uso do ultrassom;

- Desenvolver curvas de correlação para se determinar a resistência à compressão em alvenaria

cerâmica e de concreto.

Os métodos utilizados para estimar a resistência característica da alvenaria foram os

ensaios não destrutivos através de equipamentos de ultrassom e esclerômetro. A extração dos

testemunhos com seus respectivos ensaios de compressão foi adotada para confirmação dos

resultados. O método utilizando para a medição com o equipamento de ultrassom seguiu as

recomendações da NBR 8802/1994. Para a realização dos ensaios de dureza das alvenarias foi

usado o equipamento de esclerometria de acordo com a norma NBR 7584/1995.

24

CAPÍTULO II

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Tendo surgido como um sistema construtivo empírico a milhares de anos a alvenaria foi

concebida de forma primitiva através do empilhamento de fragmentos de rochas, evoluindo

depois para a elevação de pedra cantaria, tijolos de argila prensados e blocos de concreto. Com

a evolução as alvenarias passaram de estruturas pesadas, rígidas e espessas para os atuais

painéis esbeltos, com componentes desenvolvidos tecnologicamente, de características leve,

resistentes, duráveis e de baixo custo, através de blocos vazados e de materiais de menor peso.

A alvenaria tem como fundamento básico a transmissão de cargas através de tensões de

compressão e que em determinadas situações pode existir tensões localizadas de tração. No

entanto se estas apresentarem valores elevados pode tornar a estrutura economicamente

inviável.

A alvenaria estrutural também se desenvolveu de forma empírica através do

empilhamento de seus elementos, tijolos ou pedras, rejuntados ou não, de forma a cumprir suas

funções estrutural e arquitetônica. Como elemento de fechamento, atendia de maneira eficaz a

sua função, mas tinha problemas em atender à abertura de vãos para portas e janelas. Usando a

pedra, a dificuldade era cortar e transportar os elementos, e usando a madeira, o problema era

a durabilidade das peças. A solução foi a execução de arcos que confere ao sistema apenas os

esforços de compressão.

Segundo Oliveira (1999):

“A alvenaria estrutural no Brasil evoluiu morosamente m “de acordo

com o crescimento social urbano desde a fase de construção de taipa,

passando pelo pau a pique à cantaria, chegando a alvenaria de tijolos e

posteriormente à alvenaria estrutural de blocos industrializados”.

Passados os anos, foi possível perceber que, apesar da presença marcante do concreto armado,

o sistema construtivo em alvenaria estrutural ganhou força devido à estabilização econômica

que gerou crescimento da construção civil, trazendo competitividade, pesquisa e redução de

custos.

Oliveira (1997) disse:

25

“Dentro do sistema construtivo de alvenaria, a alvenaria não armada de

blocos vazados parece ser um dos mais promissores tanto pela

economia como pelo número de fornecedores existentes”, e ainda, “sua

utilização é mais indicada em edificações residenciais padrão médio e

baixo com até 12 pavimentos. Nestes casos, utilizam-se paredes com

espessuras de 14 cm e a resistência de blocos normalmente necessária

é de 1 Mpa vezes o número de pavimentos acima do nível considerado”.

A diferença fundamental entre a alvenaria resistente e a alvenaria estrutural é que a

resistente tem um cálculo mais simples do que a estrutural, um coeficiente de segurança menor

e durabilidade mais curta. Além do que seus elementos de suporte ter menor ductilidade e está

mais sujeito ao colapso brusco. A alvenaria resistente associada a vigas e pilaretes de concreto

aumenta a rigidez global da estrutura. Porém as modificações na conjuntura de mercado

levaram os construtores a buscar alternativas econômicas no processo construtivo. Vergas e

contravergas deixaram de existir assim como a frequência de prédios com pilaretes e cinta de

concreto armado se tornou cada vez menor.

Segundo OLIVEIRA (1997):

“a supressão de cintas e pilaretes, associada à utilização de lajes

nervuradas e fundação não aterrada, ocasiona a ruína brusca, sem aviso

prévio. Nos acidentes ocorridos, constatou-se que os colapsos se deram

a partir das paredes de fundação, situadas entre as sapatas corridas de

concreto armado e o nível do pavimento térreo, os denominados

embasamentos”.

Além do mais, foram evidenciados os seguintes problemas de execução, todos associados

à má técnica de execução e/ou utilização de materiais inadequados:

• Agressão química;

• Expansões devido a umidade;

• Má qualidade dos materiais empregados, como tijolos cerâmicos sem cozimento

adequado, trincados e com irregularidades geométricas;

• Má qualidade da execução, com desalinhamento e desaprumo das paredes;

• Utilização de areia com granulometria inadequada para a argamassa de assentamento;

• Falta de travamento entre paredes que se interceptam;

• Emprego de tijolos com diferentes dimensões e naturezas – cerâmico em conjunto com

blocos de cimento, cerâmicos de 6 e 8 furos em um mesmo painel;

26

• Danos provocados pelos usuários:

o Alterações estruturais e ampliações sem consultar um profissional habilitado;

o Mau uso das edificações com mudança de finalidade;

o Falta de manutenção preventiva e corretiva.

De um total estimado de 5.000 prédios do tipo “caixão” existentes na região metropolitana

do Recife, que abrigam cerca de 250.000 pessoas, aproximadamente 2.300 estão localizadas na

cidade do Recife. Devido a grande complexidade e vulto da empreitada, de forma que fossem

otimizados os recursos humanos e financeiros disponíveis, a estratégia de investigação adotada

conjuntamente pelo ITEP e Prefeitura da Cidade do Recife, seguindo recomendação do

Ministério Público, foi organizada em três etapas:

• Caracterização e determinação de um grau de risco potencial;

• Execução de laudos técnicos aprofundados para as edificações que apresentarem maior

grau de risco;

• Elaboração de projetos de recuperação e reforço para as partes das edificações

investigadas que apresentarem deficiências.

A primeira etapa teria como objetivo a hierarquização de todos os imóveis analisados,

segundo o grau de risco ao qual estariam submetidos. Propiciaria um direcionamento para a

segunda etapa, de forma que fossem pormenorizadamente analisadas e tratadas, primeiramente,

aquelas edificações identificadas como mais propensas ao colapso estrutural.

A metodologia adotada buscou avaliar os fatores que contribuem mais fortemente para a

diminuição dos níveis de segurança estrutural das edificações e que pudessem ser investigadas

sem causar maiores danos aos edifícios e nem transtornos aos seus habitantes.

A escala de risco seguiu a sistemática adotada pela Comissão de Defesa Civil do município,

no ano de 2008, que se compõe de quatro níveis:

• 0 a 1 – Risco baixo;

• 1 a 2 – Risco médio;

• 2 a 3 – Risco alto;

• 3 a 4 – Risco muito alto.

Os parâmetros de avaliação de riscos adotados como significativos constantes do formulário

de pesquisa foram:

• Elementos que interferem nas tensões solicitantes e resistentes:

o Número de pavimentos em alvenaria;

o Largura do vão principal, associado ao tipo e direção da armadura da laje;

27

o Espessura, altura e tipo de material das paredes resistentes;

o Resistência de amostras das paredes de elevação e fundações;

o Alterações internas e ampliações.

• Características da edificação e de seus elementos estruturantes:

o Estruturação e posicionamento da caixa d’água superior;

o Estrutura da caixa de escada;

o Existência de cinta de concreto armado na fundação e no respaldo das lajes;

o Existência e posicionamento de pilaretes de concreto armado;

o Tipo de laje;

o Tipo e características das paredes das fundações;

o Existência de vergas e contravergas;

o Existência de aterro do caixão;

o Características do revestimento das fundações.

• Elementos agravantes e atenuantes

o Indicativos de degradação dos elementos da fundação;

o Manifestações patológicas (manchas nas fachadas, fissuras, ascensão capilar

d’águas);

o Reforços realizados;

o Existência de calçadas (elemento de proteção do embasamento);

o Tipo e condição de estanqueidade do sistema de esgotamento sanitário;

o Existência de poço;

o Presença de água ou esgoto nas fundações;

o Presença de raízes junto as fundações;

o Condições do reservatório inferior;

o Existência de manifestações patológicas.

Sobre os dados coletados aplicam-se fatores de ponderação que lhes conferiram maior

ou menor importância, relativizando-os conforme a influência que poderiam ter na

determinação do risco.

Os fatores de influência, ponderações e modelo matemático utilizados não foram

inferidos por modelos estatísticos que os justificassem cientificamente, o que dificilmente seria

possível dentro do exíguo prazo concedido pela justiça. Foram arbitrados com base na expertise

dos propositores do modelo, técnicos com larga experiência profissional, que participaram da

confecção da maioria dos laudos técnicos de análise dos desabamentos de edificações

anteriormente ocorridos.

28

Devido à falta de documentação técnica disponível para consulta, os dados das

edificações foram coletados a partir de observações perfunctórias efetuadas in loco, gerando

certo grau de incorreções ou inconsistência decorrentes das presunções ou interpretações

assumidas. O quadro 2.1 mostra a situação de risco dos prédios tipo caixão na região

metropolitana do Recife.

Quadro 2.1 - Resumo da situação de risco dos prédios tipo caixão na região

metropolitana do Recife.

CLASSE DE

RISCO

Nº BLOCO

VISTORIADO

(amostra)

Nº TOTAL DE

BLOCOS

(universo)

Nº EMPREENDIMENTOS

VISTORIADOS

MUITO

ALTO 89 133 62

ALTO 761 1.200 579

MÉDIO 555 935 341

BAIXO 8 8 8

TOTAL 1.413 2.276 990

Fonte: ITEP, 2012.

A Caixa Econômica Federal instituiu um grupo de trabalho para analisar e sugerir

melhorias a metodologia adotada pelo ITEP. Esse grupo concluiu que apesar de haver

necessidades de melhorias do ponto de vista conceitual e de resultados, pode-se afirmar que, o

ITEP cumpriu satisfatoriamente o objetivo quanto à caracterização do grau de risco dos prédios

tipo caixão.

Com a finalidade de se evitar pânico aos moradores desses prédios, o grupo da Caixa,

mudou a forma de expressar o resultado do trabalho realizado pelo ITEP, de grau de risco para

coeficiente de segurança (CS). O quadro 2.2 mostra essa nova forma de expressão dos

resultados.

29

Quadro 2.2 – Quantidade de blocos por níveis de coeficientes de segurança.

CLASSIFICAÇÃO

OCORRÊNCIA DE CS MEDIDO NO

NÍVEL DO EMBASSAMENTO

OCORRÊNCIA DE CS MEDIDO NO NÍVEL

DO PISO DO PAVIMENTO TÉRREO

CS < 1 22 21

1≤ CS<2 89 128

2≤ CS<3 100 216

3≤ CS<4 147 250

4≤ CS<5 174 200

CS ≥ 5 881 598

Fonte: ITEP, 2012.

2.1 BREVE HISTÓRICO SOBRE A RUÍNA DE EDIFÍCIOS NA REGIÃO

METRPOLITANA DO RECIFE

As edificações em alvenaria resistente por não possuírem elementos redistribuidores de

tensão apresentam resistência quase nula aos esforços de tração, a ruína é quase sempre brusca,

não sendo precedida de fissuras ou outro tipo de patologia visível. Por esta razão, em nove anos

uma série de cinco edifícios do tipo caixão desabou na região metropolitana do Recife (RMR)

causando a morte de doze pessoas.

O primeiro desses edifícios a ruir foi o Aquarela, localizado no bairro de Piedade na cidade de

Jaboatão dos Guararapes. Este fato ocorreu em 1992, não deixando vítimas, graças à

constatação antecipada da ruptura parcial da fundação e à existência de cintas de amarração na

sua estrutura. A existência dessas cintas de grande altura sobre as paredes evitou o colapso total

da edificação, sendo afetado apenas o térreo. A figura 2.1 mostra a vista do Edifício Aquarela

(1992 – Jaboatão dos Guararapes) sem vítimas fatais.

30

Figura 2.1 – Vista do desabamento do Edifício Aquarela

Fonte: ITEP, 1992.

Em março de 1994, ocorreu o desabamento, ainda na fase de construção, de um dos

blocos do Conjunto Residencial Bosque das Madeiras, construído no bairro de Engenho do

Meio, no município do Recife, ruiu sem deixar vítimas. Causado por rasgo horizontal na parede

de sete metros que divide os apartamentos. As paredes não tinham revestimentos e ainda foram

construídas as lajes pré-moldadas sobre paredes sem cintas de amarração. Vista do Edifício

Bosque das madeiras (1994 - Recife) sem vítimas fatais. do Edifício Bosque das madeiras (1994

- Recife) sem vítimas fatais.

Figura 2.2 – Vista dos destroços do Edifício Bosque das madeiras

Fonte: ITEP, 1994.

Em novembro de 1999, o Edifício Érika, localizado no bairro de Jardim Fragoso, na

cidade de Olinda, ruiu bruscamente deixando cinco vítimas fatais (CODECIPE, 2000a).

Causado pela perda de estabilidade do embasamento que foi construído em alvenaria singela,

em blocos cerâmicos e de concreto, com fundação sem aterro no seu interior (caixão vazio) e

afetado pela presença de águas agressivas. Além da inexistência de cintas sobre as paredes

associada a lajes pré-moldadas todos estes fatores provocaram o colapso brusco da parte

posterior da edificação. A figura 2.3 mostra a vista do Edifício Érika (1999 - Olinda) com 5

mortes.

31

Figura 2.3 – Vista dos destroços do Edifício Érika

Fonte: ITEP, 1999.

Em dezembro de 1999, o Bloco B do Conjunto Enseada do Serrambi, localizado

também no bairro de Jardim Fragoso, na cidade de Olinda, ruiu bruscamente deixando 7 vítimas

fatais (CODECIPE, 2000b).

Semelhante ao edifício Érika, o seu colapso foi causado pela perda de estabilidade do

embasamento que foi construído em alvenaria singela, em blocos cerâmicos e de concreto, com

fundação sem aterro no seu interior (caixão vazio) e afetado pela presença de águas agressivas.

Além da inexistência de cintas sobre as paredes associada a lajes pré-moldadas todos estes

fatores provocaram o colapso brusco da parte posterior da edificação. A figura 2.4 mostra a

vista do Bloco B do Edifício Enseada Serrambi (1999 - Olinda) com 7 mortes.

Figura 2.4 – Vista do Bloco B do Edf Enseada Serrambi.

(a) Antes do desabamento e (b) Depois do desabamento.

(a) (b)

Fonte: ITEP, 1999.

Em maio de 2001, o Edifício Ijuí, localizado no bairro de Candeias, na cidade de

Jaboatão dos Guararapes, ruiu sem deixar vítimas, graças à constatação antecipada da ruptura

parcial da fundação. A perda da estabilidade do embasamento foi causada pela construção do

edifício em alvenaria singela de blocos de concreto com fundação sem aterro no seu interior

(caixão vazio) sob presença de águas agressivas. A utilização de cintas em bloco calha, mesmo

32

com pouca armação, possibilitou aparecimento de fissuras e deformações, o que permitiu a

retirada das famílias cinco horas antes do desabamento. A figura 2.5 mostra a vista do Edifício

Ijuí (2001 - Jaboatão dos Guararapes) sem vítimas fatais.

Figura 2.5 –Vista dos destroços do Edifício Ijuí

Fonte: ITEP, 2001.

Todas essas edificações citadas até agora utilizavam o sistema construtivo em alvenaria

resistente com fundação em caixão vazio, e o colapso se deu por ruptura da fundação. Além

disso, todas as edificações, exceto o bloco do Conjunto Residencial Bosque das Madeiras,

foram construídas no final da década de 80.

Durante os últimos anos muitas outras edificações apresentaram problemas

comprometedores de estabilidade, mostrando a fragilidade desse sistema construtivo e

chamando a atenção para a dimensão do problema, que não é específico de uma região, sendo

mais grave nas edificações com fundação em caixão vazio.

A enorme quantidade de acidentes registrados com edificações que utilizam o sistema

construtivo em alvenaria resistente, com fundação em caixão vazio, chamou a atenção da

comunidade técnica local, no sentido de pesquisar as razões que contribuíram para esses

problemas e motivou a procura de uma solução que evitasse novos acidentes e tranquilizasse a

população usuária das edificações com tais características.

A problemática era complexa e não tinha uma solução simples. A população desses

prédios, por possuir uma renda baixa, estava impedida de assumir gastos com a avaliação e a

recuperação das edificações. Somando-se a isto o fato de que muitos moradores, insatisfeitos

com as dimensões e disposição dos cômodos das suas moradias, facilitados pela característica

do próprio sistema construtivo que não contém elementos mais resistentes (pilares e vigas) e

pela falta de informação, modificaram por conta própria a arquitetura interna, desestabilizando

ainda mais o sistema. Por outro lado, os construtores não se sentiam obrigados a assumir esses

33

custos, já que muitos entendem que após cinco anos cessa sua responsabilidade sobre a

edificação.

Por sua vez, o Código de Defesa do Consumidor (1990) não deixa clara essa questão.

Os agentes financiadores e/ou seguradores habitacionais se esquivaram de assumir a

responsabilidade para si, o que impediu uma solução rápida. Os municípios, por outro lado,

com códigos de obras ultrapassados, carentes de mão de obra especializada para a fiscalização

e com quadro recurso reduzido, atuaram de forma ineficiente, e em alguns casos homologaram

edificações cheias de vícios construtivos e fora dos padrões técnicos.

A falta de uma lei mais rígida, embasada por critérios técnicos e de responsabilidade,

favoreceu a não punição dos agentes que contribuíram para o agravamento deste quadro.

O sistema construtivo empregado na RMR foi executado segundo o conceito de

alvenaria portante e definido como um sistema construtivo onde as paredes funcionam como

elementos estruturais da edificação, recebendo as cargas das lajes e transmitindo-as aos

elementos de fundação, sem necessariamente existir outros elementos distribuidores das

tensões.

Os blocos utilizados neste tipo de construção são classificados segundo as Normas

Técnicas como blocos de vedação e não deveriam ter sidos utilizados como estruturais por que

na grande maioria dos casos apresentam baixa qualidade e pequenas dimensões, contrariando

as especificações normativas.

As alterações de posicionamento das paredes internas das unidades habitacionais

contrariam o princípio básico do sistema de alvenaria portante onde, a localização das paredes

estruturais não deve ser alterada, sob o risco de criar tensões elevadas de flexão que podem

comprometer a estabilidade da edificação.

As fundações empregadas neste tipo de construção são em geral desprovidas de

elementos estruturantes, como vigas e/ou cintas, projetadas para absorverem as deformações do

solo. Algumas dessas fundações foram construídas em alvenaria singela, sem revestimento, e

funcionando como muro de arrimo do próprio solo, sem terem sido projetadas para resistirem

a esses esforços.

Segundo Pires Sobrinho et all (2009), a formulação e a metodologia de cálculo estrutural

mais utilizada para os edifícios em alvenaria construídos na RMR tem por base a NBR

10.837/1989 - Cálculo de alvenaria estrutural de blocos vazados de concreto (ABNT, 1989),

cuja formulação para verificação da tensão resistente em elementos de parede, sob compressão

simples, está indicada na Equação (1):

34

Fa = 0,20.p.[1 - ( h / 40.t )3 ] [2.1]

Onde:

Fa é a força admissível;

fp é a resistência à compressão média do corpo do prova em alvenaria;

h é a altura da parede;

t é a espessura da parede;

Considerações a serem efetuadas em relação à aplicação da formulação da equação 1:

a) Esta formulação foi obtida para alvenaria construída em blocos de concreto alinhados

verticalmente com furos posicionados na vertical, satisfazendo a NBR 7.171 (ABNT, 1998),

onde o efeito parede/resistência do prisma foi estimado em 1/5 (20%), tendo por base

experimentos realizados neste tipo de alvenaria. Para paredes construídas em blocos cerâmicos

de vedação, com furos na horizontal, o comportamento é diferente, sendo a forma de ruptura

brusca, não devendo ser aplicada tal formulação.

b) Dados da literatura mostram que a resistência à compressão de prismas (fp) é sempre

inferior à resistência dos blocos individuais (fb); assim, a substituição, na formulação, do valor

de fp pelo valor de fb é contra a segurança. A literatura mostra que a resistência dos prismas

pode chegar a 80% da resistência de blocos. (Aly & Sabbatini, 1994). A maioria dos projetos

de cálculo é baseada em ensaios de resistência de blocos sem considerar tal relação.

c) A espessura da parede deve ser tomada sem a espessura do revestimento, já que foi

comprovado, através de pesquisas relatadas na literatura especializada, que antes de atingir a

ruptura, ou seja, para cargas da ordem de 70% da carga de colapso, o revestimento se desprende

da parede (Cavalheiro, 1994). Em muitos projetos de cálculo a consideração da espessura de

revestimento é efetuada para a obtenção de fatores de segurança aceitáveis.

d) Levando-se em consideração a altura de 2,60 m para as paredes, a espessura de blocos

de 9 cm e para as cargas com valores de norma, teríamos a relação apresentada na Equação (2)

entre resistência da parede (Fa), a resistência do prisma (fp) e a resistência do bloco (fb):

Fa = 0,20. p [1- (260 / 40.9)3] [2.2]

Onde:

Fa = 0,125. p ou Fa = 0,1.b [2.3]

Verifica-se que a força admissível para parede é 10% da resistência média dos blocos.

35

Segundo Pires Sobrinho et all (2009), levando-se em conta um edifício tradicional de

quatro pavimentos, com vãos livres de 350 cm, a parede no térreo, divisória entre dois

ambientes, receberia uma carga de aproximadamente 5,0 a 6,0 toneladas, o que obrigaria um

bloco, de 9 cm de espessura, ter uma resistência média superior à 5,5 à 6,5 MPa. Resultados

semelhantes podem ser observados nos artigos de Oliveira (1994) e Duarte (1994).

Tomando por base dados de ensaios realizados pelo ITEP ao longo dos últimos anos,

pode-se considerar que a resistência média à compressão dos blocos cerâmicos não ultrapassa

3,5 MPa e a dos blocos de cimento chega a ter valor inferior a esta tensão, o que está abaixo da

resistência média exigida no cálculo acima.

Outros fatores a serem considerados são: a relação entre a altura e a espessura das

paredes (esbeltez = h/t), as condições de contorno e a geometria da secção transversal. Para se

obter uma condição de estabilidade satisfatória, a esbeltez deveria apresentar valor próximo a

18, o que obrigaria, nos prédios com altura de parede de 260 cm, uma espessura dos blocos

superior à 14 cm (Duarte,1999).

A resistência de elementos de alvenaria depende de uma série de fatores, que podem ser

divididos em dois grupos. O primeiro relacionado às características físicas, geométricas e

mecânicas dos materiais e o segundo relacionado à mão de obra e ao controle tecnológico

empregado.

Os fatores relacionados às características dos materiais dizem respeito a:

a) Formato do bloco - A ruptura de blocos com furos na horizontal se dá de forma brusca,

o que não ocorre em blocos com furos na vertical. A norma brasileira NBR 7171/1998- Blocos

Cerâmicos para Alvenaria – especificação. Determina que blocos com furos paralelos ao

comprimento devem ser utilizados como bloco de vedação, sendo reprovado seu uso com

função estrutural.

b) Resistência do bloco – Quanto mais uniformes e resistentes forem os blocos, será

maior a resistência da parede. Embora sabendo da importância entre a relação da resistência

dos blocos e da parede, os construtores não tiveram o devido cuidado com o controle de

qualidade na fabricação e na aquisição de blocos e foram produzidos blocos de baixa

resistência.

c) Geometria do bloco/quantidade de juntas – Quanto maior for a altura do bloco menor

será a quantidade de juntas e maior será a resistência da parede. Por outro lado as

desuniformidades das dimensões dos blocos, principalmente na altura, diminuem ainda mais a

resistência final das paredes, já que exigem juntas de dimensões diferentes, provocando tensões

adicionais. A grande maioria das indústrias cerâmicas não produz blocos padronizados segundo

36

a norma, encontrando-se no mercado componentes com dimensões variadas, muitas vezes

oriundos de uma mesma indústria.

d) Características das argamassas de assentamento – A argamassa cumpre papel

fundamental na transmissão das tensões e na deformabilidade das paredes. Poucos são os

estudos específicos sobre o comportamento do conjunto de blocos e da argamassa em uma obra,

ensaios em prismas recomendados por norma, muito raramente, são realizados.

e) Espessura das juntas - Diversos pesquisadores indicam que a espessura ótima para as

juntas é de 1 cm. Quanto maior a espessura da junta menor a resistência final da parede.

Observa-se em geral a falta de controle das espessuras das juntas nas obras em alvenaria,

notando-se muito frequentemente a utilização de blocos de diferentes dimensões o que conduz

a juntas de

espessuras variadas.

f) Qualidade dos blocos - Observa-se que ao longo dos anos os blocos cerâmicos e os

blocos de concreto apresentaram queda na sua qualidade. Os blocos cerâmicos apresentaram

redução das espessuras das paredes internas (céptos) e o seu cozimento não atingiu a

temperatura ideal para transformá-los em um material cerâmico. Este fator conduz os blocos a

uma degradação pelo efeito da umidade (EPU); já os blocos de concreto apresentam-se mais

porosos com aparente queda de consumo de cimento, provocando queda de resistência e alta

absorção de água.

Os fatores relacionados à mão de obra dizem respeito a:

a) Preenchimento das juntas - As juntas horizontais devem ser completamente

preenchidas. Juntas incompletas podem reduzir a resistência em até 33% (Roman, 1994).

b) Traço das argamassas - O traço a ser empregado deve ser definido para atender as

características de resistência e deformabilidade da alvenaria, tais fatores estão intimamente

ligados às características dos materiais empregados na argamassa. Uma revisão na

nomenclatura mostra que poucos estudos são realizados com esta finalidade no caso das

construções em alvenaria portante.

c) Perturbação dos blocos depois de assentadas - A perturbação dessas unidades após o

assentamento reduz em muito a resistência e integridade da parede. Este fato acontece quando

o pedreiro tenta corrigir alguns defeitos de prumo através de batidas nos blocos.

d) Ritmo da construção - Quando se constrói em ritmo acelerado, pode-se estar

assentando um número de fiadas excessivas sobre juntas de argamassa que ainda não

adquiriram a resistência suficiente, provocando microfissuras e diminuindo a resistência final

da parede.

37

e) Desvio de prumo ou alinhamento da parede – Paredes construídas fora de prumo ou

desalinhadas entre pavimentos provoca o surgimento de esforços adicionais (cargas

excêntricas) que aumenta significativamente os esforços sobre as paredes.

Nas vistorias realizadas em diversos prédios construídos em alvenaria resistente e nos

resultados das investigações procedidas nas edificações que ruíram, foram observados alguns

fatores que contribuem para a instabilidade dessas edificações e que estão relacionados com um

exagero empírico empregado neste sistema, entre os quais se podem citar:

a) Substituição de paredes em alvenaria dobrada por singela nos pavimentos inferiores

e na fundação, diminuindo a segurança e elevando os níveis de tensão nesses elementos.

b) Supressão de cintas e pilaretes como elementos de amarração da edificação,

impedindo uma perfeita redistribuição de esforços, aumentando as deformações e deixando a

estrutura muito mais frágil quanto à forma de ruptura.

c) Utilização de fundações em alvenaria como arrimo (caixão vazio) contrariando a

teoria de que as alvenarias não devem resistir a esforços de tração e, portanto, não devem ser

utilizadas como arrimo. Neste caso os esforços do terreno não encontram resistência suficiente

em alvenarias dobradas e muito menos em alvenarias singelas como tem sido observado.

d) Retirada de paredes, pelos usuários, que funcionam como elementos estruturadores,

em parte ou no todo, provocando concentração de tensões e redistribuição de esforços, e

contribuindo para a instabilidade da estrutura.

Limitações quanto ao conhecimento técnico sobre a degradação dos componentes

construtivos

A literatura nacional e internacional, nos últimos anos, apresentou documentos e normas

que faz referência ao risco da degradação dos componentes construtivos sob a ação de meios

agressivos. No que se referem a este aspecto, dois fatores estão intimamente ligados às causas

de ruptura das edificações construídas em alvenaria portante na RMR:

a) Degradação de elementos em concreto porosos em meios agressivos - Foi constatado

que algumas áreas da RMR, principalmente aquelas sujeitas a transgressões e

regressões marinhas, apresentam composição química que conferem às mesmas

características de agressividade aos elementos em concreto poroso com pouca

espessura, como é o caso de blocos de concreto, sapatas pré-moldadas etc.

b) Foi constatado que em algumas edificações que ruíram os blocos em cerâmica

apresentaram o efeito de expansão por umidade que resultou na queda de resistência

dos mesmos. Estudos recentes, publicados nos últimos 14 anos, mostram a

38

importância da perda de resistência de blocos cerâmicos quando submetidos a

variações de umidade e apontam para a importância dessa avaliação (Ferreira, 2000).

Com base nos fatos aqui apontados Pires Sobrinho (2009 ) concluiu que:

• A ruína de edificações, construídas em alvenaria portante na RMR, nos últimos

anos deixou a população, usuária dessas edificações, em estado de alerta e

insegurança;

• A possibilidade da existência de outras edificações em escala de risco de ruína

gerou intranquilidade e desespero para a população;

• As causas da ruína das edificações não foram originárias de um fato isolado,

mas, consequência de falhas na concepção estrutural, no processo construtivo e

na qualidade dos materiais, comuns às demais edificações que utilizaram este

sistema;

• Não existiam estudos suficientes, no âmbito da RMR, no que se referia às

características agressivas do meio sobre os elementos construtivos empregados

nas edificações;

• O sistema construtivo utilizado na época não tinha embasamento técnico e não

estava respaldado em nenhuma Norma ou mesmo recomendação nacional ou

internacional;

• A forma de ruptura brusca observada neste tipo de edificação impedia qualquer

tentativa de socorro às vítimas no momento da ruína;

• Os níveis de empirismo empregados na execução das edificações que utilizavam

este sistema e as alterações arquitetônicas efetuadas pelos moradores nas

unidades comprometeram a segurança das edificações;

• A baixa qualidade dos materiais e componentes, utilizados nas edificações em

alvenaria, comprometeram a estabilidade e a durabilidade das edificações;

• Não havia a preocupação por parte dos construtores de reavaliar e

recuperar/reforçar as edificações executadas segundo este sistema, os

proprietários/moradores das unidades habitacionais não apresentavam condições

financeiras de promover recuperação/reforço destas edificações e os agentes

financeiros e de seguros se esquivam em assumir tais reparos;

• Pode-se concluir que havia a urgente necessidade de se adotar medidas que

asseguressem a regulamentação das construções de edifícios em alvenaria

39

estrutural, considerando as Normas Técnicas existentes e exigindo a análise da

água do subsolo para identificar sua agressividade aos elementos constituintes

da fundação.

Ao mesmo tempo, chamava-se a atenção para o fato de que toda construção já edificada

sob este sistema deve ser alvo de avaliações técnicas minuciosas que conduzam a ações e

intervenções que assegurem a sua estabilidade e durabilidade e que os prédios já licenciados

para construção deviam ser reavaliados e seus projetos deveriam ser alterados segundo esta

mesma abordagem.

2.2 CARACTERIZAÇÃO DE GRAU DE RISCO AO DESABAMENTO PARA

EDIFICAÇÕES EM ALVENARIA RESISTENTE NA REGIÃO METROPOLITANA DO

RECIFE

O desabamento dos edifícios Érika e Enseada do Serrambi no ano de 1999, na Cidade

de Olinda, despertou a sociedade e os meio técnicos para a problemática instalada. A partir

destes acontecimentos os diversos órgãos de Defesa Civil dos municípios da RMR, receberam

inúmeras solicitações, para vistorias e avaliação de risco ao desabamento dessas edificações

sem, no entanto, possuir uma metodologia técnica adequada para avaliar e caracterizar este grau

de risco, na maioria das vezes esta caracterização e meramente visual. As edificações em

alvenaria resistente são construções baseadas no empirismo, tanto na concepção quanto na

construção dos elementos estruturais ou mesmo na utilização de materiais inadequados a sua

utilização, por isso apresentam grau de risco ao desabamento diferenciado.

Estas edificações foram construídas sem embasamento técnico normativo, onde as

paredes, construídas com blocos de pequena espessura, funcionam como elementos estruturais

da edificação, recebendo as cargas das lajes e transmitindo-as aos elementos de fundação, sem

necessariamente existir outros elementos distribuidores das tensões.

Este sistema construtivo apresenta inúmeras debilidades, a sistematização dos principais

fatores que contribuem para a utilização desse sistema construtivo esta apresentada em Pires

Sobrinho (2002). Neste é possível observar que a esbeltez das paredes, construídas com blocos

de espessura de 9cm para vencer altura de 2,60m funciona sob regime de flexo-compressão,

além disso as resistências desses blocos são baixas, geralmente inferiores á 3,0MPa. Por outro

lado o processo construtivo empregado não tem acompanhado técnico e pouquíssimos

empreendimentos promoveram controle de qualidade dos materiais e componentes.

40

Por outro lado, a supressão de elementos estruturantes como cintas e pilaretes, a

utilização de fundação em caixão vazio (piso em laje e sem aterro) e as alterações realizadas

em paredes pelos usuários constituem fatores agravantes a este sistema.

A grande quantidade de acidentes e problemas de instabilidade registrada em

edificações que utilizam o sistema construtivo em alvenaria resistente, registrados em Oliveira

e Pires Sobrinho (2005), chamou a atenção da comunidade técnica e política local no sentido

de avaliar as razões que contribuíram para os problemas, procurando uma solução para evitar

novos acidentes e tranquilizar a população usuária deste tipo de edificação.

Diante deste quadro, diversas ações de natureza técnica e política foram esboçadas para

tentar solucionar o problema, tais como:

a) Abertura de CPI - Comissão Parlamentar de Inquérito da Câmara Municipal de

Olinda;

b) Realização de Seminário Técnico específico sobre o tema, promovido pelo CREA-

PE-Conselho Regional de Engenharia, Arquitetura e Agronomia de Pernambuco;

c) Realização de comissões de trabalho em diversas entidades representativas da

sociedade organizada.

A grande maioria dessas ações esbarrava em se encontrar os órgãos, entidades, ou

empresas que poderiam ou deveriam encampar tais investigações e possíveis recuperações.

Coube ao ITEP, por solicitação do Ministério Publico Estadual, o desenvolvimento da

metodologia de investigação e avaliação de segurança estrutural para esses tipos de edificações

na RMR.

Devido ao grande número de edificações existentes, o não conhecimento da quantidade

e das características dessas edificações em cada município e ao pequeno tempo dado para a

execução desta ação, a metodologia foi proposta para ser desenvolvida em três etapas:

A primeira etapa, denominada de cadastro e determinação de grau de risco potencial,

consistia em caracterizar e georeferenciar todas as edificações de três e quatro pavimentos

construídas em alvenaria resistente e determinar seu grau de risco potencial. O grau de risco foi

determinado segundo metodologia de investigação e modelo de cálculo apresentado nos dois

itens seguintes.

A segunda etapa, denominada de investigação e avaliação da segurança estrutural das

edificações, consistia na elaboração de laudos técnicos que concluíssem sobre a segurança

estrutural das edificações que apresentassem grau de risco elevado (alto e muito alto),

determinados na primeira etapa.

41

A terceira e última etapa, denominada de recuperação das edificações, consistia no

desenvolvimento de projetos e execução de reforços nos elementos das edificações,

determinados nos laudos técnicos, que apresentassem não conformidades com os requisitos de

segurança estrutural.

A metodologia de investigação tinha como objetivo caracterizar e avaliar os principais

fatores que contribuíam mais fortemente para diminuição dos níveis de segurança estrutural da

edificação e que pudessem ser obtidos sem causar danos maiores a edificação e seus habitantes,

possibilitando uma quantificação relativa de sua influência na segurança estrutural da

edificação.

As edificações com essa tipologia não apresentam características construtivas em um

padrão definido, variam muito desde os materiais, as técnicas construtivas e o modelo estrutural.

As fundações, geralmente construídas em alvenaria, simples ou dobradas, em

continuidades as paredes da edificação, podendo estar assentadas sobre vigas TÊ invertido de

concreto, sobre componentes de fundação em pré-moldadas ou simplesmente sobre camada de

concreto magro. O interior das fundações pode estar preenchido e o piso assentado diretamente

sobre o solo, ou seu interior pode não estar preenchido, utilizando laje pré-moldada como piso,

sendo esta caracterizada como caixão vazio ou perdido.

Neste tipo de edificação é possível não existir cintas-radier na interface, fundação-

parede de elevação ou mesmo nas interfaces parede-laje em cada pavimento, bem como,

ausência de vergas e contra-vergas nos vão de janelas. As paredes de elevação, são construídas

em alvenaria singela de blocos cerâmicos ou de concreto, com espessura em torno de 9 cm,

assentadas na forma de juntas descontínuas em argamassa mista de cimento, cal e areia, ou

mesmo de cimento saibro e areia. Geralmente os revestimentos externos e internos são

constituídos de argamassas mistas de cimento.

A caixa de escada, muitas vezes posicionada na parte central do bloco, é geralmente

estruturada em pórtico de concreto armado e serve como sustentação da caixa d´água. Podendo

ser encontrada bloco de escada sem pilares, onde os degraus são engastados nas paredes de

alvenaria. A caixa de água superior, estruturada em alvenaria, pilaretes e cintas, geralmente está

posicionada no vão sobre a caixa de escada.

A estrutura de telhado, geralmente em madeira, assenta-se sobre as paredes através de

pilaretes ou barrotes de madeira, sendo a vedação em telhas de fibrocimento ou em telhas

cerâmicas capa-canal.

42

A Figura 2.6 apresenta, na forma de croqui, uma edificação emblemática contendo os

diversos tipos de elementos construtivos característicos deste tipo de edificação. A figura 2.6

mostra a vista de uma edificação emblemática em alvenaria resistente.

Figura 2.6 – Vista de uma edificação emblemática em alvenaria resistente

Fonte: ITEP, 2007.

As ruínas dos edifícios Érica, Bloco B do conjunto, Enseada do Serrambí (Olinda) e Edf

Aquarela (Jaboatão dos Guararapes), apresentavam esta característica construtiva, sendo esta

tipologia, associada a presença de águas na fundação e a degradação dos componentes da

fundação, como fator decisivo para provocar o colapso da edificação. As fotos 2.1 e 2.3

mostram os edifícios Aquarela e Érica sinistrados decorrente da degradação dos componentes

de fundação pela presença de águas agressivas no interior do caixão vazio. A foto 2.7 mostra a

vista da água acumulada no interior de uma fundação com caixão vazio e a foto 2.8 mostra em

detalhe a agressividade da água de fundação nos tijolos de concreto.

Como pode ser observado nas fotos das figuras 2.7 e 2.8 a água acumulada no interior

de uma fundação em caixão vazio deteriora os tijolos cimentício podendo causar o colapso da

edificação pelo rompimento do embasamento.

43

Figura 2.7 – Vista da água acumulada no interior de uma fundação com caixão vazio

Fonte: ITEP, 2007.

Figura 2.8 – Vista da agressividade da água de fundação nos tijolos de concreto

Fonte: ITEP, 2007.

A figura 2.9 mostra uma vista geral de um edifício vistoriado.

Figura 2.9 – Vista geral de um edifício vistoriado

Fonte: ITEP, 2007.

44

O quadro 2.3 mostra a Metodologia de investigação para determinação do grau de risco

potencial das edificações.

Quadro 2.3 - Metodologia de investigação para determinação do grau de risco potencial das

edificações.

Fonte: ITEP, 2007.

45

A figura 2.10 mostra o exemplo de um croqui da planta baixa usado para se locar os

locais onde serão extraídos os seis corpos de prova das paredes.

Figura 2.10 - Croqui da planta baixa

Fonte: ITEP, 2007.

A figura 2.11 mostra um colaborador do ITEP fazendo a Inspeção de elementos

estruturantes em uma edificação com o uso de uma furadeira. Nosso estudo possibilita que este

procedimento seja realizado com o uso do aparelho de ultrassom sem que seja necessário furar

as quinas das paredes.

Figura 2.11 – Vista de uma Inspeção de elementos estruturantes

Fonte: ITEP, 2007.

46

A figura 2.12 mostra como é feita a medição da espessura de uma parede.

Figura 2.12 – Vista da medição da espessura da parede

Fonte: ITEP, 2007.

Figura 2.13 – Vista da investigação de uma caixa de água superior

Fonte: ITEP, 2007.

Figura 2.14 – Vista da investigação e retirada de amostras

Fonte: ITEP, 2007.

47

2.3 MODELAGEM NUMÉRICA PARA DETERMINAÇÃO DO GRAU DE RISCO

POTENCIAL AO DESABAMENTO

A ISDR 2002 (International Strategy for Disaster Reduction) define risco como a

probabilidade de ocorrência de danos resultantes da interação entre perigos naturais ou

induzidos pelos homens e as condições de vulnerabilidade de um sistema, sendo o perigo

considerado como ameaça potencial as pessoas ou bens que estão em exposição.

Neste contexto consideramos que os perigos naturais estão associados aos vícios de

construção inerentes ao sistema construtivo em alvenaria resistente. Segundo PIRES

SOBRINHO e MELO (2002) esses vícios podem ser agrupados em:

a) fragilidade da formulação teórica;

b) limitação das características dos componentes do processo construtivo;

c) limitação quanto ao empirismo;

d) limitação quanto a degradação dos materiais e interação com o meio.

Os perigos induzidos pelos usuários podem ser agrupados em:

a) retirada de paredes e ampliações;

b) construções de poços e plantio de árvores próximas;

c) falta de manutenção e de ações preventivas.

Na modelagem numérica para o cálculo do índice de risco potencial ao desabamento, os

principais fatores considerados para sua determinação foram agrupados em três diferentes

grupos:

I. Fatores que interferem nas tensões solicitantes e resistentes, cujos dados de entrada

consideram as larguras dos vão principais, a espessura e altura das paredes e a resistência das

amostras retiradas na fundação;

II. Fatores que consideram as características da edificação e da existência de elementos

estruturantes, cujos dados de entrada estão discretizados em 3 níveis;

III. Fatores que consideram as interferências realizadas na edificação, sendo estes discretizados

em 4 níveis.

Os pesos e a formulação de cálculo foram atribuídas com base na experiência da equipe

do ITEP, técnicos com mais de 10 anos de investigação e elaboração de laudos em edificações

similares, inclusive na participação da maioria dos laudos dos desabamentos citados neste texto.

A escala de risco seguiu as orientações praticadas pelas COMDECs - Comissões de

Defesa Civil dos municípios, que divide em quatro níveis de risco: a) 0 a 1- Risco baixo; b) 1 a

2 - Risco médio; c) 2 a 3 - Risco alto; e d) 3 a 4 - Risco muito alto.

48

Objetivando validar a metodologia de cálculo e determinação do grau de risco potencial,

esta foi aplicada a alguns estudos de caso desenvolvidos com a participação de equipe técnica

do ITEP. Alguns desses casos foram os laudos técnicos sobre as causas de desabamento dos

edifícios Bosque das Madeiras (Recife), Érica, Bloco B do Enseada do Serrambí (Olinda), Ijuí

(Jaboatão dos Guararapes), alem de diversos laudos sobre a estabilidade de edifícios em

alvenaria resistente em Pernambuco, Paraíba e Alagoas.

A Região Metropolitana do Recife (RMR) é formada por 14 Municípios, com área total

de 2800 Km2 e uma população estimada de 3 milhões de habitantes, representando 38% da

população de Pernambuco. A maior concentração urbana se localiza em 5 municípios que juntos

possui população estimada em 2,5 milhões de habitantes, desses cerca de 250 mil habitantes

moram prédios construídos em alvenaria resistente, (prédios tipo caixão), representando cerca

de 10% dessa população1.

A figura 2.15 mostra, na forma de histogramas, a quantidade de edificações em alvenaria

resistente nos cinco mais populosos municípios que compõe a RMR e uma estimativa da

quantidade de usuários que habitam estas edificações.

Figura 2.15 – Quantificação das edificações na RMR

Fonte: ITEP, 2012.

A aplicação desta metodologia iniciou pelo Município do Recife que apresentou 2290

prédios em alvenaria resistente, algumas compondo conjuntos residenciais com quantidade

variável de edificações, outros em unidades individuais.

1 Segundo o livro: Engenharia para prédios caixão na Região Metropolitana do Recife, Brasília, CAIXA,2012.

49

Com a utilização de modelos estatísticos de amostragem, baseado na NBR 5426 –

Planos de Amostragem e Procedimentos na Amostragem por Atributos, foi possível selecionar

1417 edifícios, como representativo de conjuntos residenciais.

A figura 2.16 mostra a ficha técnica para a determinação do grau de risco do Edf. Erika que

desabou com sete mortes.

Figura 2.16 – Vista da Ficha de caracterização e determinação do grau de risco potencial do

Edifício Érica

Fonte: ITEP, 1997.

Os resultados apresentados na figura 2.17 mostram o enquadramento das edificações

em alvenaria resistente na Cidade do Recife por grau de risco.

50

Figura 2.17 – Edificações classificadas por grau de risco no Recife

Fonte: ITEP, 2012.

A aplicação desta metodologia no município do Paulista identificou 614 edificações em

alvenaria resistente, algumas compondo conjuntos residenciais com quantidade variável de

edificações, outros em pequenos conjuntos ou prédios individuais. Os resultados apresentados

na figura 2.19 mostram o enquadramento das edificações em alvenaria resistente no município

do Paulista, por grau de risco.

Figura 2.18 – Edificações classificadas por grau de risco em Paulista

Fonte: ITEP, 2012.

No município do Camaragibe foram identificadas apenas 30 edificações em alvenaria

resistente de três ou quatro pavimentos, algumas compondo conjuntos residenciais com

quantidade variável de edificações e poucos prédios individuais.

51

Os resultados apresentados na figura 2.19 mostram o enquadramento das edificações

em alvenaria resistente no município do Camaragibe, por grau de risco.

O município do Jaboatão dos Guararapes utilizou esta metodologia em cerca de 1200

edificações. O município de Olinda realizou a caracterização e determinação do grau de risco

com base em outra metodologia que não foi desenvolvida pelo ITEP.

Figura 2.19 – Edificações classificadas por grau de risco em Camaragibe

Fonte: ITEP, 2012.

A problemática dos edifícios construídos em alvenaria resistente com três ou quatro

pavimentos, atinge cerca de 10% da população das cinco principais cidades que compõe a

RMR, principalmente das classes de renda média e baixa. O índice de desastre é considerado

elevado, superior á 1/10.000/ano, principalmente quando considerado que se refere a um Bem

permanente e que podem envolver vidas humanas.

A aplicação da metodologia as edificações em alvenaria resistente possibilitou a

montagem de um banco de dados com muitas e importantes informações sobre as características

estruturais dessas edificações, acompanhadas de fotos, plantas e croquis, além do grau de risco

potencial ao desabamento que possibilita planejar e priorizar a aplicação de estudos mais

aprofundados (laudos técnicos) nas edificações que apresentem os maiores grau de risco.

É fundamental que seja dada continuidade a metodologia desenvolvendo a segunda e a

terceira etapa, que consistem na elaboração de laudos técnicos que concluam sobre a segurança

estrutural das edificações, indicando os elementos a serem reforçados e no desenvolvimento de

projetos e execução de reforços nesses elementos das edificações.

A Secretaria das Cidades, órgão do Governo Estadual e com ligação direta ao Ministério

das Cidades constituiu um Grupo de Trabalho, formado pelos cinco municípios, CREA, UPE,

52

ITEP, CEHAB e ALEPE com o objetivo de articular o desenvolvimento de ações que

possibilitem a realização das duas outras etapas da metodologia traçada.

Um dos primeiros resultados obtidos neste grupo de trabalho foi o desenvolvimento de

diretrizes contendo requisitos mínimos a serem considerados nas atividades de inspeção,

elaboração de laudos e projetos executivos de recuperação de edifícios em alvenaria resistente.

2.4 - ONDAS SONORAS

As ondas sonoras são ondas mecânicas longitudinais que se propagam em meios

materiais. A onda que se propaga no ar, gerada pelo movimento periódico de vai e vem da

membrana de um alto-falante e a onda em um sólido qualquer, gerada quando golpeamos

ritmicamente qualquer região dele, são exemplos de ondas sonoras.

Num referencial fixo no meio, o módulo da velocidade de propagação de uma onda mecânica

depende das características do meio. No caso em que o meio é um gás, as perturbações que

formam as ondas são transmitidas de um ponto a outro através das colisões mútuas das

partículas que formam esse gás. Desse modo, quanto maior a densidade do gás e quanto mais

alta a sua temperatura, maior é o módulo da velocidade de propagação das ondas.

Nos meios sólidos, as partículas constituintes estão presas a posições pré-determinadas

pelas interações mútuas. Essas interações propagam com muita rapidez as perturbações geradas

pelas ondas mecânicas. Por isso, o módulo da velocidade de propagação das ondas sonoras é

maior nos sólidos do que nos gases.

As partículas que formam os líquidos estão menos ligadas umas às outras, em comparação com

as partículas que formam os sólidos, mas estão mais ligadas se comparadas às partículas que

formam os gases. Por isso, o módulo da velocidade de propagação das ondas sonoras nos

líquidos é maior do que nos gases, mas é menor do que nos sólidos.

O som, o infra e o ultrassom são ondas longitudinais. Como todas os fenômenos

ondulatórios elas são caracterizadas pela velocidade de propagação que depende do meio onde

o fenômeno é observado. A título de ilustração apresentamos valores típicos medidos em

diversos meios: borracha: 54m/s; ar: (a 20 °C): 340 m/s; água: 1.450 m/s; granito: 6.000 m/s.

Todas as propriedades estudadas para as ondas em geral (reflexão, refração, difração,

interferência) são também válidas para as ondas sonoras.

A velocidade de propagação das ondas em um meio gasoso pode ser obtida teoricamente

a partir do modelo do gás ideal. Dada pela expressão:

53

𝑉𝑠 = √𝛾𝑃

𝜌 (2.1)

Onde:

P - Pressão no gás,

ρ - é a sua densidade volumétrica

γ - é a razão entre o calor específico a pressão constante e o calor específico a volume constante,

(γ = c p / c v).

A figura 3.21 mostra a medição da velocidade da onda ultrassônica no ar, com o

equipamento de ultrassom empregado no trabalho. A medição velocidade da onda ultrassônica

de 54 Khz do equipamento, que foi de 340 m/s, é semelhante a do som no ar a uma temperatura

ambiente de 25º C. A figura 2.20 mostra a medição da velocidade da onda ultrassônica no ar.

Os transdutores foram colocados a uma distância de 10,5 cm e mediram o espaço vazio.

Figura 2.20 – Vista dos transdutores medindo a velocidade da onda ultrassônica no ar.

Ondas sonoras são ondas mecânicas longitudinais que se propagam em meios materiais.

As ondas sonoras audíveis estão na faixa de frequências entre 20 e 20.000 Hz. As ondas

mecânicas longitudinais com frequência abaixo de 20 Hz são chamadas de infrassom e as

maiores de 20.000 Hz são chamadas de ultrassom. No equipamento de ultrassom utilisado nesta

pesquisa a frequência dos transdutores é de 54 Khz.

A figura 2.21 mostra a tela do equipamento de ultrassom com a medição da velocidade

da onda ultrassônica no ar atmosférico.

54

Figura 2.21 – Vista da tela do equipamento de ultrassom medindo a velocidade da

onda ultrassônica no ar.

2.4.1 APARELHO DE ULTRASSOM

O aparelho de ultrassom é composto de um módulo dotado de uma fonte geradora de

impulsos elétricos, circuitos eletrônicos e de um registrador de tempo, munido de dois

transdutores piezoelétricos de contato, sendo um emissor e outro receptor.

O método do ultrassom permite avaliar as propriedades elásticas dos materiais levando

em consideração alguns fatores, tais como: idade, composição e condicionamento após

fabricação, etc., podendo acompanhar as mudanças ocorridas ao longo do tempo ou estudar a

heterogeneidade das amostras a partir de medições efetuadas em diferentes direções do material

ensaiado. Em linhas gerais, o funcionamento do aparelho pode ser descrito da seguinte maneira:

os transdutores baseiam-se na propriedade piezelétrica do cristal de quartzo que, quando

deformado elasticamente, gera um potencial elétrico em seus terminais por meio de certo plano

cristalográfico. Quando um impulso elétrico chega num terminal da célula piezelétrica

localizada no transdutor emissor, a célula é excitada e, como resposta, produz ondas mecânicas

numa frequência de ultrassom. A onda transmitida é amortecida pelo corpo de prova durante a

sua travessia, atingindo o transdutor receptor e produzindo uma deformação da célula

piezelétrica, a qual responde com impulsos elétricos. O resultado do ensaio é dado pelo tempo

gasto para que a onda realize esse trajeto. A figura 2.22 reproduz o esquema de funcionamento

do aparelho de ultrassom.

55

Figura 2.22 – Funcionamento do ultrassom.

Fonte: Ferreira, 2003.

Para a transmissão e recepção do pulso, os transdutores devem estar completamente em

contato com a superfície, caso contrário, a camada de ar existente introduzirá um erro na leitura

do tempo. Este erro surgirá pelo fato de que somente uma quantia desprezível de pulso pode

ser transmitida pelo ar. Segundo a NBR 8802/1994, os transdutores - um transmissor de ondas

e outro receptor - podem ser dispostos em: modo de transmissão direta, quando os pulsos são

gerados por tradutores em faces opostas; transdutores semidiretos, quando estão

perpendiculares entre si; transmissão indireta, quando os transdutores estão no mesmo plano.

A Figura 2.23 mostra as disposições dos transdutores.

Figura 2.23 – Modos de transmissão dos pulsos.

Fonte: ABNT NBR 8802, 1994

56

Os tipos de ondas são geralmente conhecidos como longitudinal (compressão), transversal

(cisalhamento) e de superfície, cujas principais características físicas das ondas sonoras são:

frequência, período, amplitude, velocidade e comprimento de onda.

a) Frequência (f): as ondas acústicas são classificadas de acordo com suas frequências e

medidas em ciclos por segundo, ou seja, o número de ondas que passam por segundo pelos

nossos ouvidos. A unidade “ciclos por segundos” é conhecida por Hertz, cuja abreviatura

é Hz. As frequências acima de 20 kHz são inaudíveis, denominadas frequência

ultrassônica.

𝑓 = 1

𝑇 (2.2)

Onde:

f a frequência

T o período (tempo necessário para que duas cristas consecutivas passem pelo mesmo ponto).

A Figura 2.24 ilustra os níveis de frequência típica de uma onda sonora.

Figura 2.24 – Campo de audibilidade das vibrações mecânicas.

Fonte: Ferreira. 2003.

b) Velocidade de propagação (v): define-se velocidade de propagação como a distância

percorrida pela onda sônica por unidade de tempo. É importante lembrar que a velocidade

de propagação é uma característica do meio, sendo uma constante, independentemente da

frequência, e é dada pela expressão:

𝑣 = 𝑑

𝑡𝑒 (2.3)

Em que v é a velocidade de propagação da onda (m/s); d é o comprimento do corpo (m);

e te é o tempo (s). c) Comprimento de onda ( ): quando uma pedra é atirada num lago de águas

57

calmas, o ponto atingido por ela é perturbado, formando ondas superficiais circulares que se

propagam sobre a superfície da água. A distância entre duas cristas ou dois vales de duas ondas

consecutivas é denominada comprimento da onda. d) Amplitude (a): é distância média entre

uma crista e um vale de uma onda. e) Relação entre velocidade, comprimento de onda e

frequência: a relação entre a velocidade de propagação da onda sonora (v), a frequência (fr) e o

comprimento de onda (⋋c) pode ser dada pela expressão:

𝑣 = ⋋𝑐 𝑓𝑟 (2.4)

2.5 - ENSAIO À COMPRESSÃO SIMPLES

O ensaio à compressão simples, também conhecido como ensaio de compressão

uniaxial, é aquele em que o esforço é aplicado numa única direção, dando liberdade do corpo

de prova deformar-se nas outras duas direções, sem qualquer restrição. O ensaio consiste em

submeter um corpo de prova a um carregamento axial levando-o até sua ruptura, registrando a

deformação ocorrida em cada estágio do carregamento. O resultado é expresso graficamente

pelos pares ordenados tensão versus deformação, de onde se extrai o valor da tensão e da

deformação correspondente à ruptura e o módulo de elasticidade do elemento. Este ensaio é

normalizado pela NBR 12770/1984 (ABNT, 1984e). A figura 2.25 apresenta o gráfico

resultante do ensaio de compressão simples, evidenciando os parâmetros de resistência e de

elasticidade.

Figura 2.25 – Representação gráfica do ensaio de compressão simples

Fonte: Vargas, 1981.

Dos gráficos apresentados, são determinados os parâmetros de resistência: tensão e

deformação específica de ruptura e o módulo de elasticidade.

𝜎 = 𝐹

𝐴0 (2.5)

58

Onde:

é a tensão de ruptura, f é a carga aplicada e A0 é a área inicial do copo de prova.

∈ =𝑙𝑖−𝑙0

𝑙0=

∆𝑙

𝑙0 (2.6)

Onde:

- deformação;

li - comprimento do corpo de prova depois da aplicação da carga;

l0 - comprimento original antes de qualquer carga ser aplicada.

𝐸 = ∆𝜎

∆∈ (2.7)

Onde:

E - módulo de elasticidade;

- variação de tensão para um intervalo adotado;

- variação da deformação linear.

Um corpo de prova submetido ao ensaio de compressão simples pode experimentar dois

modos de rompimento: por cisalhamento simples, ao longo de um plano definido; ou por

cisalhamento generalizado, ao longo de vários planos paralelos. A figura 2.26 mostra os modos

de rupturas típicos.

Figura 2.26 – Modos de rupturas: (a)cisalhamento simples e (b) cisalhamento

generalizado.

Fonte: Vargas, 1981.

59

2.6 - ENSAIO NÃO DESTRUTIVO DOS MATERIAIS

A avaliação não destrutiva é definida como sendo a ciência de identificação das

propriedades físicas e mecânicas de uma peça de determinado material, sem alterar suas

capacidades de uso. Os ensaios considerados não-destrutivos são aqueles que não causam dano

ao elemento ensaiado ou deixam pequenos danos para serem reparados após o ensaio, pois eles

não provocam perda na capacidade resistente do elemento.

Ross, Brashwa e Pellerin (1994) descrevem que várias técnicas podem ser consideradas

não-destrutivas, desde o exame visual até os ensaios químicos, os testes mecânicos e o uso de

técnicas de vibração, propagação de ondas, emissões acústicas, raio-X, etc.

Os testes não-destrutivos foram primeiramente utilizados para avaliar e detectar defeitos

em metais e suas ligas. Jones (1967) sugere que os resultados obtidos são geralmente

reprodutíveis e as diferenças porventura encontradas devem-se à presença de defeitos internos

como, por exemplo, fissuras.

Na maioria dos países nos quais esses métodos são bastante utilizados e a tecnologia está mais

avançada para determinar as características mecânicas de diferentes materiais, os testes não-

destrutivos podem se diferenciar de acordo com sua origem e suas aplicações. Entre eles, podem

ser citados os métodos acústicos ou ultrassônicos, magnéticos, eletrônicos, radioativos, eco

impacto, frequência de ressonância, termografia infravermelho, ensaios de permeabilidade,

radar e métodos combinados. Esses ensaios podem ser utilizados em estruturas novas ou

antigas. No caso de estruturas novas, eles podem ser empregados para monitoramento da

evolução da resistência ou para esclarecer dúvidas sobre a qualidade do material. Os ensaios

em estruturas já existentes visam a avaliar a sua integridade e capacidade de resistir às

solicitações.

Para Beraldo (1994), o método acústico do ultrassom vem sendo utilizado há vários anos

em concretos e madeiras, para a determinação de diversos parâmetros, tais como: resistência à

compressão simples e módulo de elasticidade dinâmico; além de detectar anormalidades e

defeitos, como, por exemplo, fissuras e trincas; avaliar a homogeneidade do material; e fazer a

verificação adicional de controle de estruturas já prontas. Recentemente, o uso do ultrassom

tem sido relacionado à avaliação da qualidade técnica de diferentes materiais de construção,

por exemplo, cerâmica, metal e argamassas. Da mesma forma, métodos de avaliação de

qualidade de materiais a partir da combinação de ensaios destrutivos e não-destrutivos estão em

constante desenvolvimento. Outras vantagens atribuídas aos testes não-destrutivos, comparadas

aos testes destrutivos, são ressaltadas por Qasrawi (2000):

60

a) Redução do tempo e trabalho para a realização dos testes;

b) ausência de danos em estruturas durante os testes;

c) possibilidade de teste de resistência in loco em estruturas;

d) uso de equipamentos de baixo custo.

O método acústico do ultrassom também vem sendo usado para avaliar o

comportamento mecânico de materiais de construção submetidos a estresses mecânicos.

Segundo Ferreira (2003), o método de ultrassom é um teste promissor para avaliar a integridade

de materiais e seus mecanismos de fraturas durante ensaios de compressão simples, fornecendo

informações úteis a respeito de sua resistência e estrutura.

De acordo com Almeida (1993), a correlação entre resistência à compressão e velocidade

ultrassônica pode ser avaliada pelo coeficiente de correlação (r2).

2.7 NORMALIZAÇÃO

Serão apresentadas as normas nacionais e internacionais e os seus procedimentos para a

utilização do ultrassom no concreto, pois não existem normas para utilização dessa técnica para a

parede. Essas normas expostas aqui são as que prescrevem o método de ensaio não-destrutivo para

determinar a velocidade de propagação de ondas longitudinais, obtidas por pulsos ultrassônicos, a

partir de um componente de concreto cujas principais aplicações são: verificar a homogeneidade do

concreto, detectar eventuais falhas internas de concretagem e monitorar a variação no concreto, ao

longo do tempo. A tabela 2.1 exibe um resumo dos procedimentos adotados em algumas normas

para o ensaio de velocidade de propagação de ondas ultrassônicas.

Tabela 2.1 – Comparação entre procedimentos de normas para ensaio de ultrassom

Fonte: RILEM N.T.D, 1992.

61

2.7.1 NBR 8802/1994 – CONCRETO ENDURECIDO – DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE

DA PROPAGAÇÃO DE ONDA ULTRASSÔNICA (ABNT, 1984F)

Esta norma prescreve o método de ensaio não-destrutivo para determinar a velocidade de

propagação de ondas longitudinais, obtidas por pulsos ultrassônicos, por meio de um componente

de concreto, e tem como principais aplicações: a) Verificação da homogeneidade do concreto; b)

detecção de eventuais falhas internas de concretagem, profundidade de fissuras e outras

imperfeições; c) monitoramento de variações no concreto, ao longo do tempo, decorrentes de

agressividade do meio de ataque químico, principalmente pela ação de sulfatos.

Na execução, deve-se preparar os corpos de prova ou componentes de concreto para o ensaio; eles

devem ter as superfícies planas, lisas e isentas de sujeira e as mesmas condições de composição e

umidade relativa. A apresentação dos resultados deve conter as seguintes informações: localização

na estrutura e identificação dos corpos de prova ou componentes de concreto ensaiados, distância

entre as superfícies de contato dos transdutores durante o ensaio, direção de propagação da onda,

indicação da posição relativa dos transdutores, velocidade de propagação, descrição sucinta da

preparação das superfícies e condições de umidade do concreto. É possível expressar a

homogeneidade do concreto em forma de parâmetros estatísticos, tais como o desvio-padrão (Dp)

ou o coeficiente de variação (δ) das medidas de velocidade de propagação de ondas ultrassônicas

no concreto, feitas em pontos da malha. Contudo, tais parâmetros só podem ser usados para

comparar variações em componentes de concreto similares. Os principais fatores que influenciam

os resultados são: distância entre as superfícies de contato dos transdutores, presença de armadura,

densidade do concreto (que depende do traço e das condições de concretagem, tipo, densidade e

outras características dos agregados, tipo de cimento e grau de hidratação), direção de ensaio da

peça, tipo de adensamento do concreto e idade do concreto.

2.7.2 COMITÉ MERCOSUR DE NORMALIZACIÓN, NM 58/1996 – HORMIGÓN

ENDURECIDO – DETERMINACIÓN DE LA VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN DE PULSOS

ULTRASÓNICOS (COMITÉ MERCOSUR, 1996)

A NM 58 (COMITÉ MERCUSUR, 1996) estabelece que a superfície onde são efetuadas as

medições devem ser lisas, para garantir o perfeito contato entre os transdutores e o concreto a ser

ensaiado, evitando-se, desta forma, erros na obtenção do valor da velocidade (v). Devem ser

evitadas superfícies rugosas ou que receberam acabamento, pois as propriedades do concreto da

camada superficial não são necessariamente as mesmas das do concreto no interior da peça. De

acordo com esta norma, é essencial que a distância a ser percorrida pela onda ultrassônica seja a

maior possível, devido à heterogeneidade do concreto. Caso se utilize transdutor com frequência

62

igual a 54 kHz, esta norma recomenda as seguintes distâncias mínimas: 150 mm para a transmissão

direta e 400 mm para a transmissão indireta. Em ambos os casos deve ser levada em conta a

dimensão máxima do agregado.

Ensaios realizados comprovaram que a velocidade da onda é afetada quando a tensão

alcança entre 50 e 70% de ruptura, além de mostrarem acentuado decréscimo no valor de velocidade

à medida que a tensão aumenta A correlação entre resistência e a velocidade deve ser feita obtendo-

se primeiramente a velocidade em cada corpo de prova cilíndrico de 150 mm x 300 mm, moldado

e curado segundo procedimento padrão, que, em seguida, é submetido ao ensaio de compressão.

Devem ser ensaiados 10 corpos de prova para cada composição, variando-se a relação água/cimento

de 0,40 a 0,80, com incrementos de 0,05 (COMITÉ MERCUSUR, 1996).

2.7.3 AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS ASTM: C597/1991 –

STANDARD TEST METHOD FOR PULSE VELOCITY THROUGH CONCRETE (ASTM,

1991)

A correlação entre a velocidade de propagação de ondas ultrassônicas e a resistência à

compressão do concreto pode ser estabelecida experimentalmente e utilizada na avaliação da

resistência à compressão de elementos estruturais in situ, desde que sejam observados os fatores

que interferem na velocidade da onda ultrassônica, podendo ser divididos em duas categorias: a)

Fatores que acometem tanto as propriedades do concreto quanto as medições da velocidade de

propagação de ondas ultrassônicas: tipo, teor, tamanho e graduação do agregado graúdo, tipo de

cimento, relação água-cimento, uso de aditivos, grau de compactação e condições de cura e idade

do concreto. b) Fatores que acometem somente as medições de velocidade, não interferindo nas

propriedades do concreto: contato entre os transdutores e o concreto, temperatura do concreto,

condições de umidade do concreto, comprimento de propagação da onda, tamanho e forma das

amostras, nível de tensão e a presença de armaduras. Esta correlação pode ser estabelecida a partir

da determinação da velocidade e da resistência, em um número adequado de amostras de um

concreto. Desta forma, futuras estimativas da resistência à compressão deste concreto poderão ser

efetuadas utilizando-se a correlação previamente estabelecida.

2.7.4 BRITISH STANDARDS INSTITUTION – BS 1881: PART 203:1986 –

RECOMMENDATIONS FOR MEASUREMENT OF VELOCITY OF ULTRASONIC PULSE IN

CONCRETE (BS, 1986)

As principais aplicações desta norma consistem nas determinações da uniformidade do

concreto, existência de fissuras, estimativa da resistência à compressão do concreto, monitoramento

63

da evolução da resistência e avaliação da deterioração do concreto, sendo possível estimar a

resistência à compressão do concreto, num intervalo de confiança de 95%, com acurácia de ± 7

MPa, desde que o ensaio seja realizado em condições ideais e se utilize uma curva de correlação

adequada ao concreto a ser estudado. A curva de correlação é feita com os pontos obtidos das médias

dos resultados da velocidade e da resistência à compressão, o conjunto de três corpos de prova ou

usando testemunhos. As curvas de correlação devem ser estabelecidas experimentalmente para cada

tipo de concreto, exibindo resistências baixas, médias e altas (estes níveis de resistências são obtidos

variando a relação água/cimento e/ou a idade do ensaio). Recomenda-se a moldagem de no mínimo

três corpos de prova para cada batelada de concreto (volume de concreto produzido). Em cada corpo

de prova devem ser feitas três medições entre seu topo e a base, sendo que a variação dos resultados

num único corpo de prova deve ser menor que +5% do valor médio das três medições. E que as

dimensões dos corpos de prova da leitura da velocidade sejam determinadas com acurácia de ± 1

%.

2.7.5 RÉUNION INTERNATIONALE DES LABORATOIRES ET EXPERTS DES

MATÉRIAUX – RILEM NDT 1/1972 – TESTING OF CONCRETE BY THE ULTRASONIC

PULSE METHOD (RILEM, 1972)

O objetivo desta recomendação é providenciar um guia de métodos não-destrutivos para

aumentar a acurácia da estimativa in situ da resistência à compressão do concreto. Em particular,

detalha as informações necessárias para combinações de avaliação entre a velocidade de propagação

da onda ultrassônica e a resistência do concreto.

A distância percorrida pela onda ultrassônica e a sua frequência, que é a mesma do transdutor, não

deve afetar o seu tempo de propagação e, consequentemente, o valor da velocidade. Entretanto, o

que se observa na prática é que distâncias pequenas tendem a aumentar discretamente o valor da

velocidade. Na tabela 2.2 encontram-se as recomendações da RILEM NDT 1 (1972) para a escolha

da frequência natural do transdutor, de acordo com as dimensões do elemento a ser ensaiado.

Tabela 2.2 – Escolha da frequência natural do transdutor

Fonte: RILEM N.T.D, 1992.

64

A presença de armadura é um dos principais fatores que influenciam a velocidade de

propagação da onda ultrassônica no concreto. No caso do concreto não apresentar armaduras,

fissuras ou vazios, as ondas sonoras percorrem o menor caminho, isto é, uma linha reta entre os dois

transdutores. No caso de concreto armado, o valor de v obtido próximo das armaduras é superior ao

que é obtido num concreto simples de igual composição, pois a onda pode percorrer uma parte do

caminho através do concreto e outra parte através do aço. Como a velocidade de propagação da

onda no aço é maior do que no concreto (1,2 a 1,9 vezes), esta onda alcança mais rapidamente o

transdutor receptor no concreto armado do que no concreto simples. O aumento no valor de v

depende da proximidade entre as barras de aço e a trajetória da onda, do diâmetro, do número e da

direção das barras de aço em relação à trajetória das ondas. Os fatores de correção comumente

utilizados na Europa, recomendados pela norma britânica e pela RILEM, levam em conta somente

dois parâmetros básicos: a velocidade da onda ultrassônica no concreto ao redor da armadura e o

caminho percorrido pela onda através do aço e do concreto. A estimativa da resistência à

compressão do concreto (fc) a partir da velocidade de propagação de ondas ultrassônicas (v) pode

ser obtida por soluções gráficas ou utilizando-se expressões analíticas. Geralmente, os resultados

gráficos são mais confiáveis.

Para obtenção da correlação gráfica, deve-se ensaiar pelo menos 30 corpos de prova de

mesma dimensão, cujo resultado é obtido pelo valor médio da velocidade e da resistência à

compressão para cada conjunto de três corpos de prova submetidos às mesmas condições de ensaio.

Devem ser efetuadas três medições do tempo de percurso da onda entre o topo e a base de cada

corpo de prova. A diferença entre cada uma das três medições e o valor médio não deve ultrapassar

±5%, pois, caso contrário, o corpo de prova ou o conjunto deverá ser rejeitado. A correlação obtida

a partir do emprego de modelos matemáticos ou expressões analíticas, normalmente, utilizam os

modelos: potencial, logaritmo e polinomial. Quando não existem corpos de prova disponíveis e não

se conhece a composição do concreto, é possível estimar a resistência à compressão do concreto

com expressões analíticas cujas constantes são obtidas a partir de testemunhos retirados da

estrutura. Estimativas de resistência à compressão podem ser feitas usando-se expressões analíticas

nas seguintes circunstâncias: a) quando a composição do concreto in situ é conhecida e existem pelo

menos três corpos de prova com a mesma idade da estrutura ou existe a possibilidade da retirada de

pelo menos três testemunhos da estrutura em questão; b) quando a composição do concreto in situ

é conhecida e não existem corpos de prova do concreto original, porém os materiais utilizados ainda

estão disponíveis para a moldagem de pelo menos três novos corpos de prova; c) quando a

composição do concreto in situ é desconhecida, mas pelo menos três testemunhos possam ser

extraídos da estrutura; d) quando somente a composição do concreto in situ é conhecida. Em geral,

a estimativa da resistência à compressão obtida com base na opção a) é mais confiável do que a

65

obtida pela opção b) que, por sua vez, é mais confiável do que as obtidas pelas outras. Enfim, deseja-

se que os conteúdos aqui apresentados sejam suficientes e sirvam de fundamentação para o

entendimento do presente trabalho.

2.8 ESTADO DA ARTE

O método acústico do ultrassom permite conhecer a velocidade de propagação do som

através de vários materiais. O método consiste na impulsão de vibrações longitudinais por

pulsos periódicos em frequências entre 20 kHz a 100 kHz usando um transdutor eletroacústico

(emissor) acoplado à superfície do material. Um segundo transdutor (receptor) converte a

impulsão vibratória em um sinal elétrico, permitindo a medida do tempo de propagação da onda

através do material. O tempo (µs) decorrido da emissão à recepção é então medido, obtendo-se

a velocidade (m.s-1) (QASWARI, 2000).

No caso do concreto e da madeira, o método acústico do ultrassom já vem sendo

utilizado há vários anos para a determinação de diversos parâmetros, tais como resistência à

compressão simples e módulo de elasticidade dinâmico (módulo de elasticidade obtido de

forma não destrutiva).

Segundo MILANI 2005 o tijolo é utilizado em alvenarias (parede, por exemplo).

Portanto, para tal fim, as principais propriedades mecânicas a serem consideradas dizem

respeito à sua resistência (capacidade de absorver esforços) e à sua elasticidade, ou seja,

recuperação de sua forma inicial após a retirada do esforço.

De acordo com Cultrone et al. (2001) os estudos da qualidade técnica de materiais de

construção poderiam ser preferencialmente executados mediante ao uso de testes não

destrutivos. Sendo assim, técnicas baseadas na propagação da onda ultrassônica são obviamente

vantajosas. Estes autores avaliaram a influência de diferentes matérias-primas e temperaturas

do forno na qualidade de tijolos queimados. A mensuração da qualidade foi realizada por meio

do parâmetro quantitativo proposto pelos autores e denominado de resistência anisotrópica que

combina os resultados da resistência à compressão simples (ensaio destrutivo) e anisotropia

total dos tijolos para a mensuração de sua qualidade. Assim, o uso da resistência anisotrópica

como um parâmetro para mensurar a qualidade de um tijolo é baseado na relação entre o estresse

físico produzido no tijolo durante o ensaio de compressão simples e um parâmetro matemático

(sua estrutura anisotrópica). Quanto maior o valor da resistência anisotrópica, melhor será a

qualidade do material segundo CULTRONE et al., 2001.

66

Para tijolos de solo estabilizados, o método do ultrassom pode ser útil para a predição

da resistência mecânica, do módulo de elasticidade dinâmico, para o acompanhamento da

evolução do processo de pega, bem como para a detecção de patologias na alvenaria

(ALMEIDA, 1999).

O método acústico do ultrassom também vem sendo usado para se avaliar o

comportamento mecânico de materiais de construção submetidos a estresses mecânicos. Nesse

sentido, Papargyris, et al. (2001) relacionaram o comportamento acústico de tijolos cerâmicos

em relação ao seu comportamento mecânico. Segundo os autores, a emissão acústica pelo

ultrassom é um teste promissor para se monitorar a integridade de materiais e seus mecanismos

de fraturas durante ensaios de compressão simples. Além disso, por ser a emissão acústica um

processo dinâmico, o comportamento da onda ultrassônica pode ser estudado quando o material

é submetido ao estresse mecânico, fornecendo informações úteis a respeito de sua resistência e

estrutura. Mais recentemente, o uso do ultrassom tem sido relacionado à avaliação da qualidade

técnica de diferentes materiais de construção. Da mesma forma, métodos de avaliação da

qualidade de materiais através da combinação de ensaios destrutivos e não destrutivos estão em

constante desenvolvimento.

De acordo com Cazalla et al. (1999), a anisotropia total é um parâmetro qualitativo

obtido de forma não destrutiva que expressa a estrutura anisotrópica de um material.

De acordo com Ross et al. (1998), a avaliação não destrutiva é definida como sendo a

ciência de identificação das propriedades físicas e mecânicas de uma peça de determinado

material, sem alterar suas capacidades de uso, através do exame visual, ensaios químicos,

mecânicos, técnicas de vibração, propagação de ondas, emissões acústicas, raios-X, etc.

67

CAPÍTULO III

3 MATERIAIS E MÉTODOS

Para a determinação da resistência à compressão em alvenaria cerâmica e de concreto

foram usados os equipamentos esclerômetro e ultrassom.

3.1 – ENSAIOS NÃO DESTRUTIVO COM USO DE ULTRASSOM

No nosso trabalho foi realizado com a utilização do aparelho de ultrassom, modelo Tico,

de fabricação da Proceq, que tem a capacidade de fornecer o tempo decorrido da transmissão

até a recepção, a velocidade do pulso de ultrassom e com certa dificuldade a resistência à

compressão para estruturas em concreto.

O aparelho de ultrassom é composto de um módulo dotado de uma fonte geradora de

impulsos elétricos, de circuitos eletrônicos e de um registrador de tempo. É munido de dois

transdutores piezoelétricos de contato, sendo um emissor, e o outro, receptor. O resultado do

ensaio é dado pelo tempo gasto para que a onda realize um determinado trajeto. A figura 3.1

apresenta o aparelho de ultrassom utilizado em nosso estudo.

Figura 3.1 - Equipamento de ultrassom da Proceq, modelo TICO

Fonte: Manual da PROCEQ, 2010.

A norma brasileira NBR 8802/1994 prescreve o método de ensaio não destrutivo para

determinar a velocidade de propagação de ondas longitudinais, obtidas por pulsos ultrassônicos,

através de um componente de concreto, com os objetivos: de verificar a homogeneidade do

concreto (Anexo A da norma); detectar eventuais falhas internas de concretagem, profundidade

de fissuras ou outras imperfeições e o monitoramento de variações do concreto ao longo do

68

tempo decorrentes de agressividade do meio ambiente principalmente pela ação de sulfatos.

Além disso, o método pode estimar o módulo de deformação e a resistência à compressão do

concreto. O ensaio está baseado no princípio de que a velocidade de propagação de uma onda

sonora em um determinado meio depende da sua densidade, do seu módulo de deformação e

do seu coeficiente de Poisson.

3.1.1 DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO DA ONDA

ULTRASSÔNICA PELO MÉTODO DIRETO

Neste método, previsto na NBR 8802:1994, os transdutores de transmissão e de

recepção são posicionados frente a frente conforme mostrado na figura 3.2. Após o

posicionamento desses transdutores se mede o tempo e a velocidade de propagação das ondas

ultrassônicas. Dependendo de rebote e da distância selecionado no aparelho de ultrassom é

possível se medir a resistência à compressão do concreto embora essa não seja uma tarefa muito

fácil.

Para o nosso estudo foram realizados ensaios para determinação do tempo e da

velocidade de propagação da onda ultrassônica através de alvenaria em blocos de cimento e

cerâmicos. A figura 3.2 mostra a medição direta prescrita na norma ABNT NBR 8802:1994

Concreto endurecido – Determinação da velocidade de propagação de onda ultrassônica.

Figura 3.2- Transmissão direta.

Fonte: manual da PROCEQ, 2010.

O diagrama A mostrado na figura 3.3 é utilizado para estimar os valores quando o

aparelho não fornece o resultado da resistência à compressão diretamente. Porém, para que o

equipamento forneça diretamente os valores de resistência à compressão é necessário que o

operador tenha o cuidado de escolher um valor de rebote que esteja na faixa de 20 a 50 conforme

69

verificado no eixo x desse diagrama. Normalmente usa-se o valor do rebote de 34 por estar

aproximadamente no meio da faixa utilizada para ensaio em concreto.

Figura 3.3 - Diagrama A para o cimento Portland.


O diagrama A foi construído para se determinar a resistência à compressão de estruturas

em concreto não sendo possível utilizá-lo para se determinar este parâmetro em alvenaria.

Havendo a necessidade de se construir um novo diagrama para esta finalidade.

3.1.2 – DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO DA ONDA

ULTRASSÔNICA PELO MÉTODO INDIRETO

No nosso estudo foram realizadas as medições de forma indireta apesar dos corpos de

prova em alvenaria nos permitir as medições de forma direta como mostrado no item 3.1.1. Na

prática, porém, a utilização da medição de forma direta se tornaria impossível porque os cabos

70

dos transdutores de recepção e de transmissão têm 1,50 metros de comprimento não permitindo

tal procedimento.

O método consiste em se fixar o emissor de ultrassom (E) e se variar as distâncias do

receptor (L1, L2, L3....Ln) de posse desses valores se traça o gráfico da figura 3.5 e se calcula o

valor da tangente a essa curva que corresponde a velocidade de propagação da onda

ultrassônica. Com esse valor se entra no diagrama A mostrado na figura 3.3 e se determina a

resistência característica (FcK) do concreto analisado.

Figura 3.4- Esquema de medição da velocidade de propagação de onda ultrassônica pelo

método de transmissão indireta.


Figura 3.5- Exemplo de um gráfico para determinação da velocidade de propagação do

pulso ultrassônico.

Fonte: Manual da PROCEQ, 2010.

O gráfico para determinação da velocidade de propagação do pulso ultrassônico

nas medições indiretas, mostrado na figura 3.5, só é utilizado quando o equipamento de

ultrassom não nos fornecer a velocidade do pulso ultrassônico. No nosso caso o equipamento

já nos forneceu esta informação não sendo necessário construirmos estes gráficos.

Segundo a norma britânica BS 1881 parte 203 e norma belga NBN B 15.229 para

medições da velocidade da onda ultrassônica na superfície de forma indireta, se recomenda

71

medições múltiplas com intervalos iguais. Ao selecionar no equipamento de ultrassom o menu

«Surface velocity» (velocidade de superfície) e pressionar a tecla «Start» (inicio). Aparecerá a

imagem de medição mostrada na figura 3.6.

Figura 3.6 - Tela de medição do equipamento de ultrassom na leitura indireta.


Onde:

b – Intervalos em mm entre os transdutores durante as medições;

t1 – Tempo em micro segundos na primeira medição;

t2 – Tempo em micro segundos na segunda medição;

v – Velocidade em m/s da onda ultrassônica.

3.2 – ENSAIO NÃO DESTRUTIVO COM ESCLERÔMETRO

A avaliação da dureza superficial do concreto, com esclerômetro de reflexão, é um

ensaio não destrutivo, prescrito pela ABNT - NBR 7584 (2012), sendo aplicável na verificação

da uniformidade do concreto e na estimativa da sua resistência à compressão, fornecendo um

importante parâmetro para analisar a qualidade do concreto. A partir dos resultados de

esclerometria, podem-se identificar áreas de interesse para avaliações mais detalhadas. No

nosso estudo buscamos utilizar esta metodologia para se estimar a dureza superficial das

alvenarias de tijolos cerâmicos e de cimento portland e determinar a resistência à compressão

desses elementos.

Apesar dos ensaios acima serem normalmente usados para estimar a resistência à

compressão do concreto o nosso trabalho utilizou estes métodos para estimar a resistência à

compressão das alvenarias de cerâmica e cimento.

72

As medições realizadas com o esclerômetro foram feitas nos mesmos corpos de prova

que foram utilizados para o ultrassom e o ensaio à compressão. Essas medições foram

comparadas com os valores das resistências à compressão obtidas com o ensaio destrutivo na

prensa hidráulica e foi construída uma tabela para as alvenarias cimentícias e outra para as

cerâmicas.

O esclerômetro analógico foi o primeiro equipamento dessa natureza usado na

engenharia. Trata-se de um êmbolo acionado por uma mola e ligado a uma escala analógica que

fornece o valor do recuo do martelo (rebote). De posse desse valor se entra em uma tabela

fixada ao cabo do aparelho e se estima o valor da resistência à compressão. Até o momento este

tem sido o equipamento comumente usado para se estimar a resistência à compressão nas

estruturas de concreto armado.

Figura 3.7 – Esclerômetro analógico Silver Schmidt modelo ST tipo N.

O esclerômetro digital por ser um equipamento mais moderno e desconhecido dos

especialistas tem sofrido certa resistência pela falta de conhecimento dos usuários dos

esclerômetros de reflexão. A tabela de conversão de rebote em resistência à compressão é

diferente da tabela para o equipamento analógico. Os valores do recuo do martelo são

normalmente mais alto do que os valores do analógico.

Figura 3.8 – Esclerômetro digital Silver Schmidt modelo ST tipo N.

Fonte: manual do equipamento silver Schmidt de fabricação da PROCEQ

73

A figura 3.9 mostra a curva para conversão de rebote do esclerômetro digital em resistência à

compressão para o concreto armado com resistência à compressão variando de 10 a 100 MPa.

Figura 3.9 – Curva para conversão de rebote do esclerômetro digital em resistência à

compressão.

Fonte: manual do equipamento silver Schmidt de fabricação da

PROCEQ, 2010.

A verificação do esclerômetro deve ser feita antes de sua utilização ou a cada 300 impactos

realizados na mesma inspeção, segundo as condições a seguir:

a) utilizar uma bigorna especial de aço (conforme a Figura 1), dotada de guia de aço, com massa

aproximada de 16 kg, colocada sobre base rígida e nivelada, sendo que a superfície destinada ao

impacto deve apresentar dureza Brinell de 5.000 MPa e fornecer índices esclerométricos de 80;

b) efetuar no mínimo 10 impactos sobre a bigorna, a cada verificação;

c) quando nesses impactos de aferição for obtido índice esclerométrico médio menor que 75, o

esclerômetro não pode ser empregado, devendo, então, ser ajustado;

d) nenhum índice esclerométrico individual obtido entre os 10 impactos deve diferir do índice

esclerométrico médio de ± 3. Quando isso ocorrer, o aparelho não pode ser empregado, devendo,

então, ser ajustado.

e) o coeficiente de correção do índice esclerométrico deve ser obtido pela seguinte equação:

74

Onde:

k é o coeficiente de correção do índice esclerométrico;

n é o número de impactos na bigorna de aço = 10;

IEnom. é o índice esclerométrico nominal do aparelho na bigorna de aço, fornecido pelo fabricante = 80;

IEi é o índice esclerométrico obtido em cada impacto do esclerômetro na bigorna de aço.

3.3 – EXTRAÇÃO DE TESTEMUNHOS

Os testemunhos (corpo de prova) foram rompidos em uma prensa marca Contenco,

modelos Pavitest com capacidade para 150 toneladas e os resultados obtidos estão

demonstrados na tabela 5.

Foram definidos seis pontos para retirada dos corpos de prova com dimensão de 1,00 x

1,00 metros, geralmente em paredes sem revestimento cerâmico, sendo o ideal nos primeiros

pavimentos. Todos os cortes foram documentados e posicionados os seus locais em planta

(figura 3.10).

Figura 3.10 – Local de retirada das amostras.

Fonte: ITEP, 2012.

Foi utilizado o equipamento de corte, modelo K3000 fabricado pelo Husqvarna, com

disco duplo e sem choques. A figura 3.11 mostra uma foto desse equipamento em operação.

75

Figura 3.11 – Foto do corte de uma amostra e do equipamento em operação

A figura 3.12 representa a vista expandida das diversas camadas dos corpos de provas

ensaiados com aparelho de ultrassom e com ensaio de compressão.

Figura 3.12 – Vista expandida dos prismas ensaiados

Conforme recomendado pela boa prática de ensaio em alvenaria o tamanho ideal da

amostra é de 0,50 x 0,50 m após cortadas e esquadrinhadas devendo conter pelo menos duas

fiadas de tijolos. As áreas de onde foram retiradas as amostras foram recompostas com os

revestimentos iguais aos anteriores.

O procedimento adotado para o ensaio dos corpos de prova foram:

• Capeamento das amostras. Conforme mostrado na figura 3.13;

• determinação das densidades;

• nos ensaios de compressividade são determinados:

• a carga de ruptura;

76

• a forma de ruptura;

• a carga de desprendimento do revestimento.

Figura 3.13 – Foto do capeamento das amostras.

Fonte: ITEP, 2012.

Após o capeamento dos corpos de prova eles foram colocados na prensa para a

determinação da resistência à compressão. A figura 3.14 mostra a foto do corpo de prova

(amostra) 18 do bloco de apartamentos de número 80.

Figura 3.14 – Foto da amostra do bloco 80 – 18 na prensa para ensaio.

A figura 3.15 mostra o gráfico do corpo de prova (amostra) 18 do bloco de apartamentos

de número 80. O gráfico mostra que o deslocamento foi de 4,6 mm e que a carga de ruptura foi

de 13800 kgf. As setas na figura 3.14 mostram esse valor.

77

Figura 3.15 – Gráfico da ruptura do prisma do bloco 80-18.

Como foi utilizada uma prensa com controle de deslocamento é possível se determinar

o módulo de elasticidade dessas amostras calculando-se a tensão e deformação dos gráficos

apresentados nas figuras 3.15 e 3.17.

Figura 3.16 – Foto da amostra do bloco 190 – 23 na prensa para ensaio. A foto (a)

mostra a frontal e a foto (b) mostra vista lateral

(a) (b)

A figura 3.16 mostra o gráfico do corpo de prova (amostra) 23 do bloco de apartamentos

de número 190. O gráfico mostra que o deslocamento foi de 1,6 mm e que a carga de ruptura

foi de 17300 kgf. As setas na figura 3.14 mostram esse valor.

78

Figura 3.17 – Gráfico da ruptura do prisma do bloco 190 – 23

A figura 3.18 mostra a foto do corpo de prova (amostra) 37 do bloco de apartamentos

de número 190 na pressa hidráulica.

Figura 3.18 – Foto da amostra do bloco 190 – 37 na prensa para ensaio. A foto (a)

mostra a frontal e a foto (b) mostra vista lateral

(a) (b)

Na figura 3.19 o gráfico mostra que a carga de ruptura obtida do ensaio à compressão

foi de 26.000 Kgf com um deslocamento de 2,1 mm. As setas na figura 3.19 mostram esse

valor.

79

Figura 3.19 – Gráfico da ruptura do prisma do bloco 190 – 37.

Para que a resistência à compressão dos prismas seja realizada com maior precisão foi

necessário fazer o ensaio de aderência dos revestimentos das paredes de onde se retirou os

corpos de prova. Com este procedimento se definiu se o reboco faria ou não parte da espessura

das paredes alterando assim o coeficiente de esbeltez (λ) dessas estruturas. A figura 3.20 mostra

a foto do ensaio de aderência usando um aderímetro digital.

Figura 3.20 – Foto do ensaio de aderência usando o aderímetro digital

.

Para a realização do ensaio de aderência foram coladas três circunferências de metais,

nas paredes de cada bloco de apartamento, com um parafuso central que possui uma cabeça

onde é conectado o aderímetro digital. Este equipamento possui três apoios que em contato com

80

a parede ensaiada exerce um esforço de tração no parafuso provocando o descolamento do

reboco. Este procedimento permitiu saber se o reboco faria ou não parte da espessura da parede.

3.4 - ANÁLISE DE SEGURANÇA ESTRUTURAL

As tensões solicitantes foram obtidas com base na modelagem numérica tendo por base

o método dos elementos finitos sendo a estrutura modelada com elementos de membrana (shell

thin) para as paredes de alvenaria, elementos de placas (plate) para as lajes e elementos

combinados de placa e membrana (shell) para as escadas.

Todas as características físicas e mecânicas dos elementos foram obtidas das amostras

retiradas nas paredes da superestrutura, sendo inferidas nas lajes pela espessura e densidade

padrão de laje pré-moldada.

As sobrecargas nas lajes de piso e coberta foram consideradas de acordo com a NBR

6120/80. Ao peso da água contida no reservatório superior foi acrescido o peso próprio desta

estrutura e distribuída na área da laje de coberta correspondente ao fundo da caixa d’água.

Considerou-se no cálculo destas tensões um fator de segurança de 1,40, tomando por base as

recomendações prescritas nas normas técnicas NBR 8681/2003.

Na determinação dos esforços foram utilizadas as saídas gráficas dos diagramas de

tensões normais na direção vertical (S22) e tensões normais na direção horizontal (S11) nas

principais paredes de contorno da edificação, bem como os momentos fletores (M11 e M22)

nas direções ortogonais das lajes.

As ações das fundações transmitidas ao solo foram deduzidas indiretamente tendo as

máximas tensões na base das paredes sido transferidas para a base da fundação em função das

áreas de atuação.

3.4.1 – TENSÕES RESISTENTES

A resistência característica dos prismas (fpk) foi obtida dos ensaios de resistência à compressão

das amostras retiradas dos elementos de parede da superestrutura e da infraestrutura da

edificação. Os resultados dos ensaios das amostras estão apresentados no quadro 4.1.

Como o número de amostras retiradas foi inferior a 20, aplicou-se a formulação 3.1.

[3.1]

Onde:

fpi - representa a resistência a compressão das amostras;

81

fpk - representa a resistência característica estimada.

A NBR 15270-2 considera que o valor de fpk não deve ser inferior a Ф. fp1, nem superior

a 0,85. fm.

Para verificação no Estado Limite Último, a resistência de cálculo é obtida dividindo a

resistência característica por um fator de ponderação γm, considerado no valor de 2,0, de acordo

com a tabela 02 da NBR 15812-1, correspondente a elementos em alvenaria.

Com estas considerações o valor da tensão resistente de cálculo fd é obtida pela

expressão 3.2:

[3.2]

O valor da resistência à compressão do projeto (Rd) é obtida pela expressão 3.3:

Rd = fd [1-(⋋/40)3] [3.3]

O quadro 3.1 é uma planilha Excel feita com as equações 3.1, 3.2 e 3.3 que serve para

determinar o valor da resistência à compressão do projeto (Rd).

Quadro 3.1 – Estimativa do valor da resistência à compressão do projeto (Rd)

Número de CPs = n 3

VALORES DE ø 0,80

Massa Densidade Carga Resistência

do PrismaPé Direito

C L H Kg Kg/cm³ (N) (MPa) (MPa) (Mpa) (m)

1 PrismaSuperestrutura

BLOCO 80 - 1846,0 15,0 47,0 48,8 0,00150478 136.450 1,978 0,62 0,22 2,60 17,33 0,20


BLOCO 190 - 2346,0 14,5 47,0 52,2 0,00166512 169.600 2,543


BLOCO 190 - 3746,0 13,5 46,0 44,0 0,00154029 242.330 3,902

CP Tipo de CP LocalizaçãoDimensões (cm)

λ

De posse dos valores de Rd se compara com os valores de Sd obtidos através das cores

da tela do software SAP 2000. A figura 3.21 mostra um exemplo de uma tela mostrando as

tensões de compressão vertical para a parede localizada no eixo x=18. A relação entre esses

dois valores deve ser:

Sd ≤ Rd [3.4]

82

Figura 3.21 –Tela do SAP 2000 mostrando as tensões de compressão vertical (S22) para a

parede localizada no eixo x=18.

3.5 - REGRESSÃO LINEAR E COEFICIENTES DE CORRELAÇÃO

Descrevem-se abaixo a técnica da regressão linear e como se avalia se a curva obtida é

uma boa representante da distribuição dos pontos.

A curva de regressão linear é uma curva que se obtém para representar uma série de

pontos num sistema de coordenadas XY. É a melhor representação desses pontos, isto é, a curva

que minimiza os quadrados dos resíduos dos pontos com relação à ela.

A curva dos mínimos quadrados é a reta:

Y = aX + b (3.5)

Onde:

Y = variável dependente, medida no eixo das ordenadas;

X = variável independente, medida no eixo das abcissas;

a = inclinação da reta com relação ao eixo das abcissas;

b = intersepto da reta com relação ao eixo da ordenada.

A inclinação a é dada por

(3.6)

83

Por sua vez, o intercepto b é dado por

(3.7)

O coeficiente de correlação (r) é a medida do grau de relação entre duas variáveis. Se

todos os pontos caíssem em cima da curva (reta) de regressão, os quadrados dos resíduos a

partir da reta seriam zero e o coeficiente de correlação seria +1,000. O coeficiente, portanto,

mede a dispersão dos pontos no sistema de coordenadas. Caso a distribuição dos pontos seja

completamente aleatória, a correlação é zero e não há relação entre as variáveis.

O coeficiente de correlação varia de -1,000 a +1,00. Deve-se procurar obter uma relação

cujo fator de correlação r não seja inferior a 0,997. Em todo o caso, nunca aceite uma relação

com r abaixo de 0,99.

O coeficiente de correlação r é calculado pela fórmula:

(3.8)

84

CAPÍTULO IV

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES

4.1 – ENSAIOS DAS AMOSTRAS DE CONCRETO COM ULTRASSOM

Os primeiros corpos de prova ensaiados foram em alvenaria de tijolos de cimento que

ao serem testados com o aparelho de ultrassom deram os resultados que estão demonstrados

nos quadros de 4.1 à 4.8. Para estes ensaios foi utilizado o método indireto previsto na norma

NBR 8802/94.

Quadro 4.1 – Resultados das medições com ultrassom no bloco 195 amostra 183

BLOCO 195 AMOSTRA 183

Medição b [m] t1[µs] t2 [µs] v [m/s]

1 0,15 56,6 128,7 2.080

2 0,15 62,6 127,9 2.300

3 0,15 78,6 133,0 2.720

4 0,15 58,4 131,6 2.050

5 0,15 76,6 131,6 2.730

MÉDIA 2.376

Foto 01

Figura 4.1 – Gráfico do ensaio da amostra 183

Fotos 01 e 02, Amostra 183 – Sequencia do ensaio de compressão

axial da amostra superestrutura.

Foto 02

85

O ensaio da amostra 183 teve como resultado da compressão uma carga de ruptura igual

a 37.203 kgf e como velocidade média do pulso de ultrassom 2.376 m/s. O quadro 4.2 mostra

os resultados das medições com ultrassom no bloco 195 amostra 184.




1 0,15 72,6 140,7 2.200

2 0,15 76,6 147,0 2.130

3 0,15 117,6 157,8 3.730

4 0,15 149,2 283,0 1.121

5 0,15 86,7 160,0 2.050

MÉDIA 2.246


a 40.499 kgf e como velocidade média do pulso de ultrassom 2.246 m/s.

Foto 03




Foto 04

86

O quadro 4.3 mostra os resultados das medições com ultrassom no bloco 195 amostra

185.


Foto 05




Foto 06





1 0,15 145,7 226,0 1.868

2 0,15 92,3 169,5 1.943

3 0,15 92,6 181,0 1.697

4 0,15 94,9 151,6 2.650

5 0,15 66,6 186,0 1.256

MÉDIA 1.883

87


186.






1 0,15 62,7 137,6 2.000

2 0,15 50,3 128,7 1.913

3 0,15 58,7 141,6 1.809

4 0,15 65,6 152,9 1.718

5 0,15 53,9 146,1 1.627

MÉDIA 1.813

Foto 07


Fotos 07 e 08, Amostra 186 – Sequencia do ensaio de compressão axial

da amostra superestrutura.

Foto 08

88


187.




1 0,15 127,9 212,0 1.784

2 0,15 66,7 177,7 1.351

3 0,15 68,8 215,0 1.026

4 0,15 60,7 169,4 1.380

5 0,15 97,6 174,0 1.963

MÉDIA 1.501

Foto 09




Foto 10



89


188.




1 0,15 62,7 157,9 1.576

2 0,15 88,6 170,5 1.832

3 0,15 86,6 166,8 1.870

4 0,15 65,8 198,7 1.129

5 0,15 88,2 215,0 1.183

MÉDIA 1.518



Foto 11




Foto 12

90


189.




1 0,15 51,6 100,8 3.050

2 0,15 44,7 125,5 1.856

3 0,15 48,7 133,4 1.771

4 0,15 47,7 123,8 1.971

5 0,15 52,7 131,2 1.911

MÉDIA 2.112

Foto 13




Foto 14



91


190.




1 0,15 77,9 197,9 2 0,15 76,3 191,9 1298

3 0,15 84,8 228 1047

4 0,15 75,6 126,5 2950

5 0,15 92,6 305

MÉDIA 1.765



Foto 15




Foto 16

92

O quadro 4.9 mostra os resultados da resistência à compressão, as cargas de rupturas e

as dimensões das amostras de tijolos de cimento retiradas da infraestrutura e da superestrutura

do bloco de apartamentos 195. Esse trabalho foi realizado com todas as amostras retiradas da

superestrutura.

Quadro 4.9 – Parâmetros dos prismas de cimento ensaiados por compressão simples

CP Tipo de

CP Localização

Dimensões (cm) Massa

(kg)

Densidade

(kg/cm3) Carga (N)

Resistência

(Mpa) C L H

B195-183 Prisma Superestrutura 45,00 13,00 48,00 46,70 0,001663105 372.030 6,36








B195-F131 Prisma Infraestrutura 41,00 9,50 28,50 14,50 0,001306218 28.500 0,73






Os ensaios à compressão realizados e elencados no quadro 4.9 foram feitos no período

de 18/03 até 22/04/2013 de acordo com a norma brasileira NBR 7184 e 8215 da Associação

Brasileira de Normas Técnicas (ABNT).

93

4.2 – ENSAIOS DAS AMOSTRAS DE TIJOLOS CERÂMICOS COM ULTRASSOM

Foram ensaiadas as amostras em alvenaria de tijolo cerâmico com o aparelho de

ultrassom e foram realizados os respectivos ensaios à compressão para comparação dos

resultados.




1 0,15 124,7 234,0 1.372

2 0,15 76,7 210,0 1.125

3 0,15 108,7 178,9 2.140

4 0,15 116,7 374,0 583

5 0,15 192,7 378,0 809

MÉDIA 1.206

Foto 17




Foto 18

94




196.




1 0,15 130,7 233,0 1.466

2 0,15 143,1 294,0 994

3 0,15 92,8 285,0 780

4 0,15 84,7 230,0 1.032

5 0,15 107,6 241,0 1.124

MÉDIA 1.079




197.

Foto 19




Foto 20

95




1 0,15 106,1 191,3 1.761

2 0,15 88,4 202,0 1.320

3 0,15 83,5 206,0 1.224

4 0,15 99,4 217,0 1.276

5 0,15 90,6 205,0 1.311

MÉDIA 1.378

Foto 21




Foto 22

O ensaio da amostra 197 teve como resultado da compressão uma carga de ruptura igual a

15.612 kgf e como velocidade média do pulso de ultrassom 1.378 m/s.


198.

96


O ensaio da amostra 198 teve como resultado da compressão uma carga de ruptura igual a

18.423 kgf e como velocidade média do pulso de ultrassom 1.624 m/s.

O quadro 4.14 mostra os resultados da resistência à compressão, as cargas de rupturas e

as dimensões das amostras de tijolos de cerâmicos retiradas da infraestrutura e da superestrutura



1 0,15 74,7 213,0 1.085

2 0,15 80,7 160,0 1.892

3 0,15 77,6 157,4 1.880

4 0,15 82,6 205,0 1.225

5 0,15 86,4 160,0 2.040

MÉDIA 1.624

Foto 23




Foto 24

97

do bloco de apartamentos 175. Esse trabalho foi realizado com todas as amostras retiradas da

superestrutura.

Quadro 4.14 – Resultados do ensaio à compressão dos corpos de prova do bloco 175

CP Tipo de

CP Localização

Dimensões (cm) Massa

(kg)

Densidade

(kg/cm3) Carga (N)

Resistência

(Mpa) C L H















Os ensaios à compressão realizados e elencados no quadro 4.9 foram feitos no período

de 19/03 até 22/04/2013 de acordo com a norma brasileira NBR 7184 e 8215 da Associação

Brasileira de Normas Técnicas (ABNT).

4.3 - DETERMINAÇÃO DO INTERVALO DE CONFIANÇA PARA O ENSAIO NÃO

DESTRUTIVO COM ULTASSOM NAS ALVENARIAS DE CIMENTO E CERÂMICA

Utilizando-se a distribuição de t Student para se fazer a inferência estatística, com uma

incerteza de 20% das medidas de velocidade do pulso de ultrassom nos prismas analisados,

determinamos os intervalos de confiança para a velocidade de um pulso ultrassônico em

98

alvenaria de tijolos cimentícios e cerâmicos, apresentados nos quadros 4.15 e 4.16,

respectivamente.

Quadro 4.15 – Cálculo do intervalo de confiança para os prismas em alvenaria de

tijolos cimentícios das trinta e oito medições com ultrassom no bloco 195.

n 38

GL 37

t 1,303

média 1.909 Sd 321

LSE 1.977 68

LIE 1.841 68

μ 1.909 ± 68 m/sCV 17%

α = 0,20

Intervalo de confiança para velocidade


cerâmicos das vinte medições com ultrassom no bloco 175.

n 20

GL 19

t 1,328

média 1.322 Sd 428

LSE 1.449 127

LIE 1.195 127

μ 1.322 ± 127 m/sCV 32%

α = 0,20

Intervalo de confiança para velocidade

99

O gráfico 4.18, gerado a partir dos ensaios realizados pelo autor no ITEP, mostra a comparação

entre as velocidades de propagação da onda de ultrassom em alvenaria de tijolos cerâmicos, em

blocos de cimento e em estruturas de concreto armado.

Gráfico 4.18 - Comparativo entre as velocidades de propagação da onda de ultrassom em

alvenaria de tijolos cerâmicos, em blocos de cimento e em estruturas de concreto armado.

Durante dois anos de trabalho, no ITEP, foi realizado o rompimento de 550 amostras de

alvenarias cerâmicas e cimentícias para a obtenção de uma faixa de variação dos resultados, o

que serviu como referência para o este trabalho.

4.4 - COMPARAÇÃO ENTRE A RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO E A VELOCIDADE DO

PULSO ULTRASSÔNICO

Foram ensaiadas amostras em alvenaria de tijolo cerâmico e cimentício com o aparelho

de ultrassom, e realizados os respectivos ensaios à compressão para comparação dos resultados.

O quadro 4.17 mostra a comparação entre a velocidade do pulso de ultrassom e a

resistência à compressão dos tijolos cerâmicos do bloco 175 do conjunto Muribeca em Jaboatão

dos Guararapes, no estado de Pernambuco.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0 10 20 30 40

Vel

oci

dad

e d

a o

nd

a u

ltra

ssô

nic

a (m

/s)

Número da medição

Velocidade de propagação da onda de ultrassom nas estruturas

CONCRETO

CERÂMICA

CIMENTO

100


compressão dos corpos de prova dos tijolos cerâmicos analisados.

Amostra

Velocidade

do

ultrassom

Resistência

(Mpa)

193 1.079 2,28

196 1.206 2,54

197 1.378 2,60

198 1.624 3,08

Média 1.322 2,63

BLOCO 175

Após o tratamento estatístico dos dados que consistiu na organização desses dados em

ordem crescente e na eliminação de medidas muito além da variação de 10% da média, foi

elaborado o gráfico 4.19, com o propósito de mostrar uma estimativa da resistência à

compressão de uma parede construída com tijolos cerâmicos a partir da medição da velocidade

do pulso ultrassônico que atravessa essa parede.

Gráfico 4.19 – Gráfico original de conversão da velocidade de ultrassom para a

resistência à compressão em alvenaria cerâmica.

y = 0,0014x + 0,8053

R² = 0,9471

2,20

2,30

2,40

2,50

2,60

2,70

2,80

2,90

3,00

3,10

3,20

1.000 1.100 1.200 1.300 1.400 1.500 1.600 1.700

Res

istê

nci

a à

com

pre

ssão

(MP

a)

Velocidade do pulso de ultrassom m/s

Gráfico da correlação da velocidade do pulso de ultrassom com a resistência à compressão para paredes de tijolos cerâmicos

Como o gráfico apresentou um fator de correlação inferior a 0,997, ajustamos as

medidas das resistências à compressão obtidas por meio da equação da curva de tendência desse

gráfico:

101

y = 0,0014x + 0,8053

Com esse procedimento, inserimos um erro máximo de 5,17% e médio de 1,22% nos

valores das resistências à compressão em alvenaria cerâmica. O quadro 4.18 mostra os valores

desses erros.

Quadro 4.18 – Cálculo do erro máximo e médio inserido no gráfico de correlação da

velocidade do pulso de ultrassom e da resistência à compressão em alvenaria cerâmica

Valor da resistência à

compressão de

Ensaio (VE)


compressão de Ensaio

Ajustado (VA)

VA-VE % erro

2,28 2,32 0,04 1,57%

2,54 2,49 -0,05 -1,82%

2,6 2,73 0,13 5,17%

3,08 3,08 0,00 -0,04%

Erro Médio 1,22%

Gráfico 4.20 – Gráfico ajustado de correlação da velocidade do pulso de ultrassom

com a resistência à compressão para paredes de tijolos cerâmicos

y = 0,0014x + 0,8053

R² = 1

2,20

2,30

2,40

2,50

2,60

2,70

2,80

2,90

3,00

3,10

3,20

1.000 1.100 1.200 1.300 1.400 1.500 1.600 1.700

Re

sist

ên

cia

à co

mp

ress

ão (M

Pa)

Velocidade do pulso de ultrassom m/s

Gráfico da correlação da velocidade do pulso de ultrassom com a resistência à compressão para paredes de tijolos cerâmicos

O quadro 4.19 mostra a comparação entre a velocidade do pulso de ultrassom e a

resistência à compressão dos tijolos de cimento do bloco 195 do conjunto Muribeca em

Jaboatão dos Guararapes no estado de Pernambuco.

102


compressão dos tijolos cimentícios do bloco 195.

AMOSTRA MÉDIAResistência

(Mpa

183 2.376 6,36

184 2.354 6,43

185 2.237 2,94

186 1.813 5,42

187 1.501 5,48

188 1.518 6,23

189 2.066 5,56

190 1.765 4,53

MÉDIA 1893 5,23

Após o tratamento estatístico dos dados que consistiu na organização destes em ordem

crescente e na eliminação de medidas muito além da variação de 10% da média, foi elaborado

o gráfico 5.21, com o propósito de mostrar uma estimativa da resistência à compressão de uma

parede construída com tijolos de cimento a partir da medição da velocidade do pulso

ultrassônico que atravessa essa parede.

Gráfico 5.21 – Gráfico de conversão da velocidade de ultrassom para a resistência à

compressão em alvenaria de tijolos de cimento.

y = 0,0022x + 1,397R² = 0,9479

4,5

5

5,5

6

6,5

7

1.500 1.600 1.700 1.800 1.900 2.000 2.100 2.200 2.300 2.400

Res

istê

nci

a à

com

pre

ssão

(MP

a)

Velocidade do pulso de ultrassom

Gráfico da correlação da velocidade do pulso de ultrassom com a resistência à compressão para paredes de tijolos de cimento

Como o gráfico apresentou um fator de correlação inferior a 0,997, ajustamos as

medidas das resistências à compressão obtidas por meio da equação da curva de tendência deste

gráfico:

103

y = 0,0022x + 1,397

Com esse procedimento, inserimos um erro máximo de 4,56% e médio de 0,06% nos

valores obtidos das resistências à compressão. O quadro 4.20 mostra os valores desses erros.

Quadro 4.20 – Cálculo dos erros máximo e médio inseridos no gráfico de correlação

da velocidade do pulso de ultrassom e da resistência à compressão em alvenaria de tijolos

cimentícios.


compressão de

Ensaio (VE)



Ajustado (VA)

VA-VE % erro

4,53 4,74 0,21 4,56%

5,42 5,28 -0,14 -2,58%

5,48 5,39 -0,09 -1,72%

5,56 5,54 -0,02 -0,37%

6,23 6,04 -0,19 -3,00%

6,36 6,34 -0,02 -0,34%

6,43 6,62 0,19 3,02%

Erro Médio -0,06%

Como o erro máximo inserido não foi muito expressivo, fizemos um novo gráfico com

os novos valores das resistências à compressão ajustados.

Gráfico 4.21 - Correlação da velocidade do pulso de ultrassom com a resistência à

compressão para paredes de tijolos de cimento.

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

1.400 1.500 1.600 1.700 1.800 1.900 2.000 2.100 2.200 2.300 2.400 2.500

Re

sist

ên

cia

à co

mp

ress

ão (

MP

a)

Velocidade do pulso de ultrassom

Gráfico da correlação da velocidade do pulso de ultrassom com a resistência à compressão para paredes de tijolos de cimento

104

4.5 DETERMINAÇÃO DA CURVA DE REGRESSÃO LINEAR NA ALVENARIA DE

CIMENTO COM O USO DO ULTRASSOM

Para o cálculo de interesse deste trabalho usamos uma planilha Excel para as alvenarias

cerâmicas e outra para alvenaria em tijolos de cimento. Os resultados dos cálculos estão

mostrados nos quadros 4.21 à 4.24.


correlação da curva original para a alvenaria de cimento

BLOCO 195

Amostra X Y X² XY y²

1.518 4,53 2.304.324,00 6.876,54 20,52

1.765 5,42 3.115.225,00 9.566,30 29,38

1.813 5,48 3.286.969,00 9.935,24 30,03

1.883 5,56 3.545.689,00 10.469,48 30,91

2.112 6,23 4.460.544,00 13.157,76 38,81

2.246 6,36 5.044.516,00 14.284,56 40,45

2.376 6,43 5.645.376,00 15.277,68 41,34

Somatório 13.713 40,01 27.402.643,00 79.567,56 231,45

Média 1.959 5,72 n 7

a 0,0022 8315,79

b 1,397 3.772.132,00

19,34

y=ax+b 72.956.050,59

8541,43

0,9736r² 0,9479

GRÁFICO ORIGINAL

rEquação da reta

Y=0,0022X+1,397

Quadro 4.22 – Determinação da reta dos mínimos quadrados e do coeficiente de correlação da

curva ajustada para a alvenaria de cimento

BLOCO 195


1.518 4,74 2.304.324,00 7.190,16 22,44

1.765 5,28 3.115.225,00 9.319,20 27,88

1.813 5,39 3.286.969,00 9.764,09 29,00

1.883 5,54 3.545.689,00 10.431,07 30,69

2.112 6,04 4.460.544,00 12.763,66 36,52

2.246 6,34 5.044.516,00 14.235,60 40,17

2.376 6,62 5.645.376,00 15.739,10 43,88

Somatório 13.713 39,95 27.402.643,00 79.442,88 230,58

Média 1.959 5,71 n 7

a 0,0022 8298,6904

b 1,397 3.772.132,00

18,26

y=ax+b 68.868.262,36

8298,69

1,0000r² 1,0000

GRÁFICO AJUSTADO

rEquação da reta

Y=0,0022X+1,397

105

Quadro 4.23 – Correlação entre os valores de velocidade do pulso de ultrassom, resistência à

compressão medida e reajustada para a alvenaria de tijolos de cimento

BLOCO 195

Velocidade

de ultrassom

Média

(m/s)

Resistência à

Compressão de

ensaio

(Mpa)

Resistência à

compressão de

ensaio corrigida por

y = 0,0022x + 1,397

(Mpa)

1.518 4,53 4,74

1.765 5,42 5,28

1.813 5,48 5,39

1.883 5,56 5,54

2.112 6,23 6,04

2.246 6,36 6,34

2.376 6,43 6,62

MÉDIA 1.959 5,72 5,71

Quadro 4.24 – Erro máximo e médio inserido no gráfico de correlação da velocidade do pulso

de ultrassom e da resistência à compressão para a alvenaria de tijolos de cimento


compressão de

Ensaio (VE)



Ajustado (VA)

VA-VE % erro

4,53 4,74 0,21 4,56%

5,42 5,28 -0,14 -2,58%

5,48 5,39 -0,09 -1,72%

5,56 5,54 -0,02 -0,37%

6,23 6,04 -0,19 -3,00%

6,36 6,34 -0,02 -0,34%

6,43 6,62 0,19 3,02%

Erro Médio -0,06%

4.6 DETERMINAÇÃO DA CURVA DE REGRESSÃO LINEAR NA ALVENARIA

CERÂMICA COM O USO DO ULTRASSOM

Para o cálculo de interesse deste trabalho usamos uma planilha Excel para as alvenarias

cerâmicas e outra para alvenaria em tijolos de cerâmica. Os resultados dos cálculos estão

mostrados nos quadros 4.25 à 4.28.

106


correlação da curva ajustada para a alvenaria de cerâmica

BLOCO 175


193 1.079 2,28 1.164.241,00 2.460,12 5,20

196 1.206 2,54 1.454.436,00 3.063,24 6,45

197 1.378 2,60 1.898.884,00 3.582,80 6,76

198 1.624 3,08 2.637.376,00 5.001,92 9,49

Somatório 5.287 10,50 7.154.937,00 14.108,08 27,90

Média 1.322 2,63 n 4

a 0,0014 918,82

b 0,8053 667.379,00

1,34

y=ax+b 891.351,39

944,11

0,9732r² 0,9471

Equação da reta

GRÁFICO ORIGINAL

Y=0,0014X+0,8053r

Quadro 4.26 – Determinação da reta dos mínimos quadrados e do coeficiente de correlação da

curva ajustada para a alvenaria de cerâmica

BLOCO 175


193 1.079 2,32 1.164.241,00 2.498,86 5,36

196 1.206 2,49 1.454.436,00 3.007,40 6,22

197 1.378 2,73 1.898.884,00 3.768,14 7,48

198 1.624 3,08 2.637.376,00 5.000,13 9,48

Somatório 5.287 10,62 7.154.937,00 14.274,53 28,54

Média 1.322 2,66 n 4

a 0,0014 934,3306

b 0,8053 667.379,00

1,31

y=ax+b 872.973,67

934,33

1,0000

GRÁFICO AJUSTADO

rEquação da reta

Y=0,0014X+0,8053

r² 1,0000

107

Quadro 4.27 – Correlação entre os valores de velocidade do pulso de ultrassom, resistência à

compressão medida e reajustada para a alvenaria de tijolos cerâmicos

BLOCO 175

Velocidade

de ultrassom

Média

(m/s)

Resistência à

Compressão

de ensaio

(Mpa)

Resistência à

compressão de

ensaio corrigida por

y = 0,0022x + 1,397

(Mpa)

1.079 2,28 2,32

1.206 2,54 2,49

1.378 2,60 2,73

1.624 3,08 3,08

MÉDIA 1.322 2,63

Quadro 4.28 – Erro máximo e médio inserido no gráfico de correlação da velocidade do pulso

de ultrassom e da resistência à compressão para a alvenaria de tijolos cerâmicos


compressão de

Ensaio (VE)



Ajustado (VA)

VA-VE % erro

2,28 2,32 0,04 1,57%

2,54 2,49 -0,05 -1,82%

2,60 2,73 0,13 5,17%

3,08 3,08 0,00 -0,04%

Erro Médio 1,22%

Os corpos de prova ensaiados possuíam diversas camadas que foram medidas de uma

só vez. Medições das camadas individuais se fazem necessárias para se obter uma melhor

compreensão de como o pulso ultrassônico se desloca através de cada uma delas. Essas camadas

de dentro para foram são: Alvenaria, argamassa de assentamento, chapisco, reboco ou massa

única, emassamento e pintura.

Em nosso estudo, buscamos ainda utilizar a metodologia da esclerometria para estimar

a dureza superficial das alvenarias de tijolos cerâmicos e de cimento portland e determinar a

resistência à compressão desses elementos. Como esta metodologia ainda gera pequenas

deformações nas paredes ensaiadas. Havendo inclusive a necessidade de se emassar e pintar as

áreas afetadas, resolvemos abandonar este método no nosso estudo apesar de já ter conseguido

elaborar os quadros para determinação das resistências para as alvenarias de barro e cimento.

108

Dos prismas ensaiados, obtivemos um quadro de conversão do rebote do esclerômetro

(Q) para o valor da resistência à compressão de blocos de cerâmica e outros dois para tijolos

cimentícios, como mostramos nos quadros 4.29, 4.30A e 4.30B, respectivamente.

O quadro 4.29 mostra a correlação entre os valores do rebote do esclerômetro e da

resistência à compressão para paredes de tijolos cerâmicos. Os quadros 4.30A e 4.30B mostram

a correlação entre os valores do rebote do esclerômetro e da resistência à compressão para

paredes de tijolos cimentícios. Todos os valores de Fck estão estimados em MPa. Para a

construção destas tabelas foi usada a equação Y = 0,3182X – 3,1382 com r² igual a 0,9982.

Quadro 4.29 – Conversão do rebote do esclerômetro (Q) para o valor da resistência à

compressão de prismas de tijolos cerâmicos

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

0,0 0,05 0,54 1,03 1,52 2,01 2,49 2,98 3,47 3,96 4,45 4,94 5,43 5,91 6,40 6,89 7,38

0,1 0,10 0,59 1,08 1,57 2,06 2,54 3,03 3,52 4,01 4,50 4,99 5,47 5,96 6,45 6,94 7,43

0,2 0,15 0,64 1,13 1,62 2,10 2,59 3,08 3,57 4,06 4,55 5,04 5,52 6,01 6,50 6,99 7,48

0,3 0,20 0,69 1,18 1,66 2,15 2,64 3,13 3,62 4,11 4,60 5,08 5,57 6,06 6,55 7,04 7,53

0,4 0,25 0,74 1,22 1,71 2,20 2,69 3,18 3,67 4,16 4,64 5,13 5,62 6,11 6,60 7,09 7,58

0,5 0,30 0,78 1,27 1,76 2,25 2,74 3,23 3,72 4,20 4,69 5,18 5,67 6,16 6,65 7,14 7,62

0,6 0,35 0,83 1,32 1,81 2,30 2,79 3,28 3,76 4,25 4,74 5,23 5,72 6,21 6,70 7,18 7,67

0,7 0,39 0,88 1,37 1,86 2,35 2,84 3,33 3,81 4,30 4,79 5,28 5,77 6,26 6,74 7,23 7,72

0,8 0,44 0,93 1,42 1,91 2,40 2,89 3,37 3,86 4,35 4,84 5,33 5,82 6,31 6,79 7,28 7,77

0,9 0,00 0,49 0,98 1,47 1,96 2,45 2,93 3,42 3,91 4,40 4,89 5,38 5,87 6,35 6,84 7,33 7,82

TABELA DE CONVERSÃO DO REBOTE DO ESCLERÔMETRO (Q) PARA O VALOR DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO ESTIMADA PARA ALVENARIA DE BLOCO CERÂMICO

Quadro 4.30A – Conversão do rebote do esclerômetro (Q) para o valor da resistência à

compressão de prismas de blocos de cimento.

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

0.0 0.04 0.36 0.68 1.00 1.32 1.63 1.95 2.27 2.59 2.91 3.23 3.54 3.86 4.18 4.50 4.82 5.14 5.45 5.77 6.09 6.41 6.73 7.04 7.36 7.68 8.00

0.1 0.08 0.39 0.71 1.03 1.35 1.67 1.98 2.30 2.62 2.94 3.26 3.58 3.89 4.21 4.53 4.85 5.17 5.49 5.80 6.12 6.44 6.76 7.08 7.39 7.71 8.03

0.2 0.11 0.43 0.74 1.06 1.38 1.70 2.02 2.33 2.65 2.97 3.29 3.61 3.93 4.24 4.56 4.88 5.20 5.52 5.84 6.15 6.47 6.79 7.11 7.43 7.74 8.06

0.3 0.14 0.46 0.78 1.09 1.41 1.73 2.05 2.37 2.68 3.00 3.32 3.64 3.96 4.28 4.59 4.91 5.23 5.55 5.87 6.19 6.50 6.82 7.14 7.46 7.78 8.09

0.4 0.17 0.49 0.81 1.13 1.44 1.76 2.08 2.40 2.72 3.03 3.35 3.67 3.99 4.31 4.63 4.94 5.26 5.58 5.90 6.22 6.54 6.85 7.17 7.49 7.81 8.13

0.5 0.20 0.52 0.84 1.16 1.48 1.79 2.11 2.43 2.75 3.07 3.38 3.70 4.02 4.34 4.66 4.98 5.29 5.61 5.93 6.25 6.57 6.89 7.20 7.52 7.84 8.16

0.6 0.23 0.55 0.87 1.19 1.51 1.83 2.14 2.46 2.78 3.10 3.42 3.73 4.05 4.37 4.69 5.01 5.33 5.64 5.96 6.28 6.60 6.92 7.24 7.55 7.87 8.19

0.7 0.27 0.58 0.90 1.22 1.54 1.86 2.18 2.49 2.81 3.13 3.45 3.77 4.08 4.40 4.72 5.04 5.36 5.68 5.99 6.31 6.63 6.95 7.27 7.59 7.90 8.22

0.8 0.30 0.62 0.93 1.25 1.57 1.89 2.21 2.53 2.84 3.16 3.48 3.80 4.12 4.43 4.75 5.07 5.39 5.71 6.03 6.34 6.66 6.98 7.30 7.62 7.94 8.25

0.9 0.01 0.33 0.65 0.97 1.28 1.60 1.92 2.24 2.56 2.88 3.19 3.51 3.83 4.15 4.47 4.78 5.10 5.42 5.74 6.06 6.38 6.69 7.01 7.33 7.65 7.97 8.29

2. OS VALORES DE REBOTE ABAIXO DE 9,9 CORRESPONDEM A VALORES NEGATIVOS DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO, POR ISSO NÃO FORAM TABELADOS.

TABELA DE CONVERSÃO DO REBOTE DO ESCLERÔMETRO ANALÓGICO (Q) PARA O VALOR DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO ESTIMADA PARA ALVENARIA DE BLOCO DE CIMENTO

3. PARA A CONSTRUÇÃO DA TABELA FOI USADA A EQUAÇÃO y = 0,3182x - 3,1382 com R² = 0,9982.

1. TODOS OS VALORES DO FcK ESTIMADO ESTÃO EM Mpa.

OBS.:

109

Quadro 4.30B – Conversão do rebote do esclerômetro (Q) para o valor da resistência à

compressão de prismas de blocos de cimento - Continuação.

23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

0.0 4.18 4.50 4.82 5.14 5.45 5.77 6.09 6.41 6.73 7.04 7.36 7.68 8.00

0.1 4.21 4.53 4.85 5.17 5.49 5.80 6.12 6.44 6.76 7.08 7.39 7.71 8.03

0.2 4.24 4.56 4.88 5.20 5.52 5.84 6.15 6.47 6.79 7.11 7.43 7.74 8.06

0.3 4.28 4.59 4.91 5.23 5.55 5.87 6.19 6.50 6.82 7.14 7.46 7.78 8.09

0.4 4.31 4.63 4.94 5.26 5.58 5.90 6.22 6.54 6.85 7.17 7.49 7.81 8.13

0.5 4.34 4.66 4.98 5.29 5.61 5.93 6.25 6.57 6.89 7.20 7.52 7.84 8.16

0.6 4.37 4.69 5.01 5.33 5.64 5.96 6.28 6.60 6.92 7.24 7.55 7.87 8.19

0.7 4.40 4.72 5.04 5.36 5.68 5.99 6.31 6.63 6.95 7.27 7.59 7.90 8.22

0.8 4.43 4.75 5.07 5.39 5.71 6.03 6.34 6.66 6.98 7.30 7.62 7.94 8.25

0.9 4.47 4.78 5.10 5.42 5.74 6.06 6.38 6.69 7.01 7.33 7.65 7.97 8.29

Os valores que estão apresentados nesses quadros já foram corrigidos pelo fator de correção de

1,05, para o índice esclerométrico, e foi calculado segundo a norma NBR 7584 (2012).

110

CAPÍTULO V

5 CONCLUSÕES

O processo apresentado neste estudo trará uma grande economia de tempo, de material

e mão de obra, pois ele dará maior velocidade aos trabalhos de investigação da estrutura dos

prédios caixão, tendo-se em vista que não haverá mais a necessidade de se cortar as paredes

dessas edificações e consequentemente repor seus tijolos, recompor o chapisco, a argamassa de

revestimento e a pintura. Além do mais não haverá a necessidade de se furar as paredes

próximas ao teto, nas quinas e sobre os vãos de portas e janelas para se verificar se existem

vigas de amarração sob as lajes, pilaretes nas paredes, vergas e contra vergas nos vão abertos.

Ele ainda será capaz de identificar de que material foi construída as paredes sem a necessidade

de se remover a pintura e o reboco da área em estudo bem como sua resistência à compressão.

O resultado deste estudo mostrou que é possível se estimar a resistência à compressão

de paredes construídas em alvenaria cerâmica ou cimentícia, através de ensaios não destrutivos

com aparelhos de esclerometria ou de ultrassom, com uma incerteza de aproximadamente 20%.

O aparelho de ultrassom se mostrou mais apropriado por não causar nenhum dano à superfície,

principalmente quando se usa a água ou o gel para acoplar os transdutores à parede e quando a

medição for realizada pelo método indireto nos ensaios.

Para ter uma ideia da economia de custo basta saber que o valor de um disco duplo para

o corte das amostra é de R$ 1.800,00 e só é capaz de retirar 20 corpos de prova tendo como

custo unitário por amostra R$ 90,00.

Os prismas ensaiados possuíam diversas camadas que foram medidas de uma só vez.

Medições das camadas individuais se fazem necessárias para se obter uma melhor compreensão

de como o pulso ultrassônico se desloca através de cada uma delas.

111

CAPÍTULO VI

6 REFERÊNCIAS

ALMEIDA, I.R. Emprego do esclerômetro e do ultrassom para efeito de avaliação

qualitativa dos concretos de alto desempenho . 1993. Tese (Concurso de Professor Titular

Engenharia Civil) Escola de Engenharia. Universidade Federal Fluminense, Niterói, RJ,

Brasil, 1993.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8.802: Concreto

endurecido – Determinação da velocidade de propagação de onda ultrassônica. ABNT: Rio

de Janeiro, janeiro 2013. 8p.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7.584: Concreto

endurecido - Avaliação da dureza superficial do pelo esclerômetro de reflexão. ABNT: Rio

de Janeiro, dezembro 2012. 10p.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15.961: Cálculo de

alvenaria estrutural de blocos vazados. ABNT: Rio de Janeiro, julho 2011.42p

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5.739:2007 Concreto –

Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. ABNT: Rio de Janeiro, maio 2007.

9p.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NM-ISO 7.500-1: 2004 -

Materiais metálicos - Calibração de máquinas de ensaio estático uniaxial

Parte 1: Máquinas de ensaio de tração/compressão - Calibração do sistema de medição da

força

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